Биологические факторы эпидемиологиче­ской эволюции — это изменения биологических особенностей популяции возбудителя, переносчи­ка и хозяина, взаимодействующих в составе пара­зитарной системы эпидемического процесса.
К биологическим факторам эволюции отно­сятся:
— генотипическая и фенотипическая гете­рогенность и изменчивость популяции возбуди­телей, влекущая за собой изменения их биологиче-
ских свойств в сторону становления патогенности сапрофитических микроорганизмов и повышения ее у условно-патогенных, развитие у патогенных микроорганизмов химиорезистентности и устой­чивости к неблагоприятному действию факторов среды, изменение сероварного спектра циркулиру­ющих штаммов в результате мутации местных или завоза извне новых возбудителей инфекции и др.;
— генотипическая и фенотипическая гете­рогенность и изменчивость популяции животных- хозяев возбудителей зоонозов;
— генотипическая и фенотипическая гете­рогенность и изменчивость популяции перенос­чиков, увеличение их численности и разнообразия переносчиков возбудителей зоонозов;
— уменьшение иммунной прослойки в по­пуляции хозяев в результате увеличения числа пер­вичных и/или вторичных иммунодефицитных со­стояний и др.
Изменчивость — свойство организмов приобретать новые или утрачивать исходные при­знаки. У большинства микроорганизмов изменчи­вость выражена в большей степени, чем у высших организмов, что связано с коротким периодом ге­нерации, большей частотой мутаций, межвидовым генетическим обменом.
Различают фенотипическую и генотипи­ческую изменчивость. Генотипическая из­менчивость наступает в результате мутаций. Ей присущи низкая частота, редкость реверсий, случайный (неадаптивный) характер сдвигов, она сопровождается изменением генетического кода и передачей приобретенных признаков потомству. Фенотипическая изменчивость (моди­фикации) является проявлением генотипиче­ской. Ей свойственны высокая частота наступле­ния изменений и их частая реверсия в исходную форму, адаптивный по отношению к среде обита­ния характер сдвигов, отсутствие обусловленных
ею изменений в генетическом коде. По наследству она не передается.
Изменчивость является одним из главных факторов эволюции организмов. Ее функции со­стоят в генетическом обеспечении адаптации ор­ганизма к реальной и будущей (измененной) среде обитания (перспективная адаптация, преадапта­ция).
Эволюция генома — биологический про­цесс, посредством которого содержание и органи­зация генетической информации определенного вида микроорганизмов изменяются во времени. Мир паразитических микроорганизмов эволюцио­нирует быстрее, чем их хозяева, т. к. скорость их ре­продукции и нестабильность генома (способность к изменчивости) многократно выше. В этот процесс вовлечены следующие механизмы изменчивости:
а) точечные мутации и конверсия генов;
б) генетические перестройки (инверсии, трансло­кации, интеграция плазмид и транспозонов), ме­няющие топологию хромосомы с незначитель­ным изменением генетической информации;
в) делеции, приводящие к утрате информации;
г) инсерции, или вовлечение чужеродного генети­ческого материала, привносящего новую инфор­мацию (Л.П. Титов, 1998; J.D. Lawrence, J.R. Roth, 1999; А. М. Cerdeno-Tarrada et al., 2003; и др.).
Количественной мерой скорости эволюции является количество мутаций на 100 аминокислот молекулы определенного белка в течение 100 млн лет (S.T. Cole, I. Saint-Girons, 1999; D. Hugher, 1999; J.D. Lawrence, J.R. Roth, 1999). Она широко варьиру­ет. На этом построена концепция молекулярных часов, декларирующая, что мутации постепенно аккумулируются в геноме и линейно временному периоду эволюции формируют новый сиквенс для дальнейшей дивергенции вида. Скорость эволюции постоянна и зависит от многих факторов: скорость метаболических процессов, время генерации, по-
84
ток движения информации, селективное давление. Например, дивергенция родов Salmonella и Escheri­chia coli от общего предка произошла примерно 100-140 млн лет назад. Геномы бактерий эволю­ционировали на протяжении более 50 млрд гене­раций, аккумулируя мутации и приобретая новую генетическую информацию посредством горизон­тального переноса генов без существенной пере­стройки предковых генов. Геном сальмонелл при­обретал чужеродную генетическую информацию со скоростью примерно 16 kbp/1 млн лет, а геном кишечной палочки — 22 kbp/1 млн лет. В настоящее время их геномы отличаются на 25 %. Значительная часть генома приобретена путем горизонтально­го переноса. В целом геном бактерий варьирует по размеру от 0,6 до 9,4 Mb информации (в среднем 3-5 Mb) (Л.П. Титов и др, 2002).
В механизмах генетической изменчивости различают антигенный сдвиг, антигенные вариа­ции, антигенные изменения, антигенный дрейф, антигенный шифт.
Антигенные вариации — это изменения в белке микроорганизма, возникающие вследствие генетических мутаций и селекций.
Антигенный дрейф — это упорядочен­ный процесс иммуноселекции фенотипических вариантов вирусов любого сероподтипа (сероти­па), что позволяет им не только циркулировать, но и вызывать эпидемии благодаря отсутствию у насе­ления иммунитета к ним. Антигенный дрейф пред­ставляет собой постепенные точечные мутации и последовательное изменение антигенной структу­ры, но они способны вести к формированию ново­го антигенного варианта.
Антигенный шифт (реассортация, пересортировка) — значительные изменения специфичности антигенов, которые происходят только в результате полной замены фрагментов ге­нома. Такая замена обычно происходит в результа-
те реассортации генов как одного вида, так и между организмами, филогенетически весьма отдален­ными друг от друга (например, вирусы человека и животных или птиц).
Изменения генома возбудителей инфекции могут вести к:
а) повышению их вирулентности, превращая са- профитические или условно-патогенные ми­кроорганизмы в патогенные;
б) возникновению способности преодолевать меж­видовые барьеры, превращая инфекцию из зоо­нозной в зооантропонозную;
в) поражать иммунные к предыдущему варианту возбудителя популяции хозяина.
Известен ряд механизмов, обусловливающих такое направление эволюции микроорганизмов:
а) высокая частота мутаций в процессе реплика­ций;
б) рекомбинации (в т.ч. реассортации) генов в про­цессе репликаций;
в) рекомбинации с генами клеток хозяина, ведущие к формированию нового, измененного генома паразита.
Мутация — это естественные возникающие или вызываемые искусственно (веществами, радиа­цией, другими факторами) изменения в генетиче­ском материале организма, его наследственных свойств (генотипа). По характеру возникновения различают естественные, или спонтанные, и искус­ственные (индуцированные, экспериментальные) мутации. По генетическому проявлению мутации разделяют на доминантные (проявляющиеся и рас­щепляющиеся в следующих поколениях) и рецес­сивные (проявляющиеся, если мутантный ген ока­жется в гомозиготном состоянии).
Мутации бывают генеративными (проис­ходят в половых клетках), соматическими (во всех других клетках организма), ядерными (затрагивают хромосомы ядер эукариотических организмов) и
86
цитоплазматическими (затрагивают генетический материал, заключенный в цитоплазматических органоидах клетки — митохондриях, пластидах и т. п.).
Организмы, наследственно отличающие­ся от исходного варианта признаком или группой признаков, возникших в результате естественной (спонтанной) или искусственно вызванной мута­ции, называют мутантами.
Мутации могут происходить под влиянием различных мутагенов. Мутагеном называется любой агент (фактор), вызывающий мутацию. Раз­личают физические (рентгеновские и гамма-лучи, нейтроны, протоны, повышенная или пониженная температура и т.д.), физико-химические (этилена­мин, колхицин, бензопирен, азотистая кислота и др.), биологические мутагены (например, некото­рые вирусы).
Мутации адаптации — это ряд посте­пенных последовательных изменений рецепторов, которые претерпевают микроорганизмы, переходя из одного организма хозяина (человека, животно­го) в другой, в результате чего повышается его спо­собность к обитанию в новом организме.
Мутации — источник генетической изменчи­вости популяций. Эволюция была бы невозможной, если бы генетические программы воспроизводи­лись абсолютно точно. Копирование генетических программ (репликация ДНК) происходит с высо­чайшей, но не абсолютной точностью. Изредка воз­никают ошибки, т.е. мутации.
Частота мутаций возрастает иногда очень резко в ответ на воздействие внешних факторов, таких, например, как ионизирующая радиация, не­которые химические соединения, вирусы, измене­ния внутреннего состояния организма (старение, стресс и т. п.).
Средняя частота мутаций у бактерий оце­нивается как 10^_ч на ген/на клетку/за поколение. У
человека и других многоклеточных она выше и со­ставляет 10~⁵ на ген/на гамету/за поколение. Иными словами, только в одной из 100 тыс. гамет ген ока­зывается измененным. По современным оценкам, геном человека содержит около 30 тыс. генов. Сле­довательно, в каждом поколении около 'Д, человече­ских гамет несет новые мутации по какому-нибудь гену. Таким образом, несмотря на чрезвычайную редкость каждой отдельной мутации, в каждом по­колении появляется огромное количество носи­телей мутантных генов. Благодаря мутационному процессу генотипы всех организмов, населяющих Землю, постоянно меняются; появляются все новые и новые варианты генов (аллели), создается огром­ное генетические разнообразие, которое служит материалом для эволюции.
Одним из основных механизмов генетиче­ской изменчивости организмов является реком­бинация. Генетическая рекомбинация — это перераспределение генетического материала (ДНК), приводящее к возникновению новых ком­бинаций генов. Рекомбинация может происходить путем обмена клеточными ядрами, целыми молеку­лами ДНК или частями молекул. В то время как про­цессы репликации (воспроизведениегенетиче­ской информации путем удвоения молекул ДНК) и репарации (восстановление повреждений, воз­никших в ДНК) обеспечивают воспроизведение и сохранение генетического материала, рекомбина­ция приводит к генетической изменчивости.
Генетическая рекомбинация является одним из основных источников наследственной изменчи­вости. Это определяет ее важную роль как в эволю­ции, так и в онтогенетической изменчивости. Так, микроорганизмы часто воспроизводятся путем деления (или расщепления) на две идентичные до­черние клетки, но при этом не происходит реком­бинации ДНК. Однако многие микроорганизмы все же обмениваются генетической информацией,
а затем рекомбинируют ее путем трансформации, трансдукции или конъюгации.
Когда микроорганизм-донор умирает, клетка разрушается и клеточный материал высвобождает­ся. Фрагменты ее ДНК в чистом виде поглощаются микроорганизмом-реципиентом, которая соеди­няет и комбинирует их со своей собственной ДНК (этот процесс, известный как трансформация, был использован для создания трансгенных организ­мов, например, животных или растений, содержа­щих функциональные человеческие гены).
Вторым способом рекомбинации является трансдущия, или обмен генетическим материа­лом. Так, бактериофаг, проникающий в бактерию, вводит в нее свою ДНК, которая затем овладевает процессом метаболизма клетки хозяина, побуждая ее создать еще больше фагов. После гибели клетки вновь появившиеся фаги освобождаются и начина­ют инфицировать другие бактерии.
В 1950-х годах была обнаружена третья фор­ма рекомбинации — конъюгация. Это форма обмена свойствами между бактериями, которые связаны друг с другом каналом, или мостом. Донорские клет­ки несут плазмиды полового фактора бактерии, которые позволяют клетке синтезировать каналы (мосты). Эти каналы «приклеиваются» к стенкам клетки-реципиента, и две клетки объединяются. После этого осуществляется обмен антигенным материалом (плазмидной или хромосомной ДНК). Иногда отделяется целая хромосома, а потом ре­комбинируется в клетке-реципиенте.
Обмен информацией возможен не только между микроорганизмами одного вида, но и меж­ду микроорганизмами разных видов. В принципе, изменчивость циркулирующих среди людей воз­будителей инфекций может быть обусловлена об­меном генами с паразитами растений, насекомых или животных либо появлением новых стойких мутантов предшествовавших организмов, обу-
словленных мутационными процессами внутри их популяции.
Наглядным примером роли изменчивости микроорганизмов в становлении новых инфекций может служить ВИЧ-инфекция.
В конце 70-х — начале 80-х годов XX в. воз­никновение заболеваний среди гомосексуальных партнеров и у лиц с множественными половыми связями, среди наркоманов, использующих общие шприцы для внутривенного введения героина и других наркотиков, и их половых партнеров, а так­же среди больных гемофилией и реципиентов до­норской крови позволило предположить инфек­ционную природу СПИДа («чумы XX в.»). В 1983 г. F. Barre-Sinoussi и соавт. в лаборатории Luc Montag­nier в Институте им. Л. Пастера в Париже (Франция) и С. Gallo в Национальном институте рака в США из материала от больных СПИДом выделили вирус, оказавшийся одним из лимфотропных ретровиру­сов (LAP/HTLV-III) и признанный в 1986 г. Междуна­родным комитетом по таксономии вирусов Human Immunodeficiency virus (HIV), a в отечественной литературе — вирусом иммунодефицита человека (ВИЧ). В 1986 г. F. Clavel и соавт. в лаборатории Luc Montagnier от больного СПИДом из Западной Аф­рики (Сенегал) выделили сходный с предыдущим вирус, названный HIV-2 (ВИЧ-2).
Одной из характеристик ВИЧ является его вы­сокая генетическая вариабельность. В 1994-1999 гг. множились сообщения о чрезвычайно высокой изменчивости ВИЧ. Скорость генерации ошибок ревертазы ВИЧ настолько высока, что в природе, по-видимому, нет двух абсолютно идентичных ге­номов ВИЧ (А.Ф. Бобков, 2000).
В международной базе данных имеется ин­формация о геномах более 25 тыс. вариантов ВИЧ-1, обнаруженных в разных регионах земного шара. Сравнение позволяет выделить три группы виру­сов: М, включающий подавляющее большинство
90
известных ныне изолятов ВИЧ-1; N и О объединя­ют пока относительно небольшое число вариантов ВИЧ-1, выявленных, в основном, в Западной Афри­ке. Вирусы группы М, в свою очередь, подразделяют на субтипы, обозначаемые буквами английского алфавита от А до К.
В разных странах мира доминируют разные субтипы. В государствах Центральной и Западной Африки обнаруживают все субтипы ВИЧ-1, однако доминируют вирусы субтипов А и С — самые рас­пространенные в мире. В странах Западной Евро­пы, Северной Америки, а также в Австралии, Япо­нии наиболее распространены вирусы В. В Африке они встречаются относительно редко, и их появ­ление там связано с вторичным заносом из других стран.
В зависимости от строения отдельного фраг­мента гена env выделяют генотипы вируса, обозна­чаемые заглавными буквами латинского алфавита А-Н, объединяемыми в группы М, N, О и т.д. Разли­чия в нуклеотидных последовательностях гена env, кодирующего гликопротеид оболочки вирусной частицы, в пределах одного генотипа не превы­шают 15%, а между генотипами А-Н, выделенными в разных странах, достигают 35% и более. Вирусы М-генотипов ВИЧ-1 пока доминируют на планете. Обнаруженная позднее генетически неоднородная группа вирусов О распространена преимуществен­но в странах Западной Африки (М. Alison et al., 1986; J. К. Carr et al., 1996; F. Barin et al., 1997). Исследования, выполненные в разных странах, показали, что на одной и той же территории может циркулировать несколько вариантов возбудителя ВИЧ-инфекции с преобладанием определенных генотипов.
Вирусы группы М подразделяют также на не­сколько субтипов. Часто в разных странах встре­чаются различные субтипы. В России обнаружены пока только вирусы группы М различных субти­пов.
Полагают, что для всех вирусов группы М су­ществовал один общий предшественник, который дивергировал, дав начало известным сегодня суб­типам. Генетическая изменчивость ВИЧ-1 связана с мутациями двух видов — синонимичных («мол­чащих») и несинонимичных. Несинонимичные му­тации меняют свойства вирусных белков, помогая вирусу выжить в конкретном организме, противо­стоя иммунной защите. Число возможных неси­нонимичных изменений ограничено. Кроме того, под давлением отбора случаются и обратные мута­ции — изменившийся участок генома возвращает­ся к исходному виду.
Одних несинонимичных мутаций недо­статочно, чтобы вирус смог изменить субтип. «Молчащие» мутации, не меняющие сам вирус, значи­тельно более консервативны. Возникая (как и лю­бые мутации) случайно, они не подвержены влия­нию отбора (например, под действием иммунной системы человека) и поэтому способны достаточно долго сохраняться в популяции. Именно они и ока­зываются решающими в поддержании различий между субтипами. Нельзя исключить, что крайний (сильно отличающийся от большинства вирусов своего суб гипа) вариант, проникнув в новую попу­ляцию, сможет дать начало новому субтипу.
Эпидемию ВИЧ-инфекции, связанную с по­ловым путем передачи ВИЧ, в наибольшей степени связывают с генотипом В, среди потребителей инъ­екционных наркотиков — с генотипом А. Установ­лено, что в странах, в которых доминирует переда­ча ВИЧ через гомо- и гетеросексуальные контакты, превалирует генотип В. Аналогичные закономер­ности частоты встречаемости генотипов ВИЧ от­мечаются в США, Бразилии, Швейцарии, Нидер­ландах (М. Alison et al., 1986).
В СНГ до 1995 г., когда ВИЧ распространялся преимущественно через половой путь, доминиро­вал генотип А. В настоящее время, по данным раз­
ных авторов (К. Lirsola et al. 1998; J.P. Anderson et al., 2000), генотип А распространен в основном среди потребителей инъекционных наркотиков Фран­ции, Испании, Украины, Российской Федерации, Белоруссии, где ведущим путем распространения инфекции является парентеральный.
В конце XX — начале XXI в. в мире активи­ровалась циркуляция генотипов С и F. Особенно это характерно для населения Индии, Аргенти­ны (A. Alaeus et al., 1997). Участились и случаи вы­деления рекомбинантных вирусов (A. Alaeus et al., К. Lirsola et al., 1998). Имеющиеся данные показыва­ют зависимость преимущественной циркуляции определенного генотипа ВИЧ от пути заражения.
По-видимому, можно говорить о двух этапах эпидемии ВИЧ-инфекции в России. На первом на­блюдалось небольшое разнообразие генетических вариантов вируса при относительно небольшом числе ВИЧ-инфицированных. На втором этапе попадание вируса в среду наркоманов привело к быстрому распространению только трех вариан­тов ВИЧ-1. Один из них отнесен к подтипу А, дру­гой — к подтипу В, а третий является уникальным, эндемическим для России вариантом, одна часть генома которого относится к субтипу А, другая — к субтипу В. При этом в России вариант субтипа А вызывает 93 % всех случаев ВИЧ-инфекции. Внутри каждого из подтипов с помощью изучения первич­ной структуры вирусного генома можно классифи­цировать различные группы.
Самый ранний образец крови, содержащий ВИЧ-1 (группы М), обнаруженный в Киншасе (ныне столица Демократической Республики Конго), да­тирован 1959 г. Полностью совпадает с клиникой СПИДа описание заболевания, от которого умерла норвежская семья в 1950-х годах. Несколько таких случаев было описано в 50,60 и 70-х годах XX в. Бо­лее того, в некоторых образцах крови этих боль­ных, хранившихся в замороженном состоянии до
1980-х годов, были обнаружены антитела к ВИЧ. Американские специалисты, изучив генетические различия между вирусом, присутствовавшим в об­разце крови 40-летней давности, и современными представителями группы М, высказали мнение, что общий предшественник всех подтипов этой груп­пы мог попасть к людям от шимпанзе около 1940 г. Однако многие ученые полагают, что скорость эво­люции ВИЧ зависит от большого числа различных факторов, которые не были учтены. Таким образом, предполагаемая дата (1940 г.) не окончательна и мо­жет отодвинуться на много лет назад. Отсутствие более старых образцов крови инфицированных ВИЧ легко объяснить: вирус в тот период циркули­ровал в африканских деревнях, отдаленных от ме­дицинских центров. Неясно также, почему до сих пор найдено всего лишь четыре инфицированных шимпанзе. Ведь по аналогии с ВИЧ-2 обнаружение вируса в природном резервуаре не должно быть сколько-нибудь серьезной проблемой.
Вместе с тем существуют опровержения «аф­риканского следа», основывающиеся на том, что абсолютное большинство ВИЧ-инфицированных были люди сексуально активного возраста или дети 5-6 лет, которых они родили. Среди лиц по­жилого возраста, а также детей от 5-6 до 13-15 лет случаи ВИЧ-инфекции не регистрировались. Все это свидетельствовало о недавнем появлении бо­лезни в Африке. Обнаружение вируса в донорской крови говорит лишь о присутствии ВИЧ-инфекции на континенте, но не является доказательством его африканского происхождения. Вполне возможно, что если бы было проведено исследование крови в других регионах, то и там могли бы быть положи­тельные результаты.
Таким образом, несмотря на большое коли­чество фактов и доказательств, собранных в пользу различных версий появления вируса, до настояще­го времени нет единого мнения о происхождении
94
вируса, а также о причинах стремительного рас­пространения ВИЧ-инфекции в конце XX в.
Откуда и как попал ВИЧ к человеку? Оконча­тельного и общепринятого представления об исто­рии и механизмах становления ВИЧ не существует. Тем не менее полагают, что вирус иммунодефицита первоначально возник на африканском континен­те, где и циркулировал в популяциях различных видов обезьян — шимпанзе, зеленых мартышек, макак, красноголовых мангабеев, обитающих в аф­риканских джунглях и саваннах. Выявленные у них вирусы относятся к ретровирусам и очень близки по структуре к ВИЧ. Следует вспомнить о других лен­тавирусных приматах, о ВИЧ-2 и многочисленных вирусах иммунодефицита обезьян (ВИО). Небез­ынтересно, что ВИО не вызывает ВИЧ-инфекцию у природных хозяев. Зеленые мартышки, например, сами не болеют, однако, будучи инфицированны­ми, могут заражать обезьян других видов, в частно­сти, при совместном содержании в зоопарках. Так, у японских макак, никогда не сталкивавшихся с ВИО, развивается инфекция с симптомами СПИДа, заканчивающаяся летальным исходом. Оказалось, что второй человеческий вирус, ВИЧ-2, близок к одному из обезьяньих вирусов, который выделяет­ся в Африке, в природных популяциях дымчатых мангабеев. Описано несколько случаев заражения людей, причем у инфицированных развивались все симптомы инфекции ВИЧ-2.
Считается, что первый случай заболевания, получившего впоследствии название СПИД, был зафиксирован в 1930 г. в Киншасе (Конго). Из-за ге­нетической разнородности вируса и многообразия проявлений инфекции СПИД был идентифициро­ван как особая болезнь лишь 50 лет спустя. Экспери­ментальное заражение ВИЧ-2 дымчатых мангабеев приводило к развитию хронической инфекции без каких-либо симптомов СПИДа. В связи с этим мож­но сделать вывод: инфекция, вызываемая ВИЧ-2, —
это типичный зооноз; природный резервуар виру­са находится в популяциях дымчатых мангабеев ОCercocebus atys) в Западной Африке. Более того, есть доказательства, что появление подтипов ВИЧ-2 (все его варианты тоже разделяются на подтипы от А до Е), вероятнее всего, связано с несколькими заноса­ми ВИО в человеческое население.
С ВИЧ-1 вопрос пока остается открытым, хотя по аналогии можно предположить: вирус по­пал к людям от каких-то обезьян; развитие симпто­мов СПИДа связано с тем, что человек не является его природным хозяином. Известно уже несколько случаев выявления вирусов, напоминающих ВИЧ-1, у шимпанзе. Три вируса были выделены от шимпан­зе в Западной Африке, а один — обнаружен в одном из зоопарков США. Анализ их геномов позволил сделать предположение: природным резервуаром ВИЧ-1 может быть один из подвидов шимпанзе Pan troglodytes, обитающий на территории тех стран За­падной Африки, где одновременно обнаруживают­ся и представители всех групп ВИЧ-1.
В 2006 г. американские исследователи пред­ставили новые доказательства гипотезы, согласно которой источником ВИЧ были шимпанзе. Полага­ют, что удалось определить и географический рай­он, где обитают приматы, несколько десятилетий назад передавшие смертельный вирус человеку, — северо-восточные области Камеруна.
Известно, что у приматов есть собственный аналог ВИЧ — так называемый вирус иммунодефи­цита обезьян (ВИО, или SIV). В ходе исследования удалось установить, что в некоторых популяци­ях камерунских шимпанзе количество инфици­рованных ВИО особей достигает 35%. Была уста­новлена высокая степень генетического сходства ВИО и наиболее распространенной человеческой версии вируса — ВИЧ-1 В отличие от человека, ин­фекция ВИО протекает у шимпанзе практически бессимптомно. Вирусом, наиболее близким к чело-
96
веческой форме, были инфицированы шимпанзе, обитающие на северо-востоке Камеруна. Полагают, что первый случай передачи вируса от обезьяны к человеку произошел именно в этом районе. Скорее всего, впервые вирусом иммунодефицита зарази­лись от обезьян африканские охотники, очевидно, через кровь убитых животных.
Важно отметить, что обезьяны мангабеи во многих африканских деревнях нередко прируче­ны, постоянно соприкасаются с людьми, играют с детьми, а в некоторых районах Западной Африки обезьян даже употребляют в пищу. Кроме того, в Африке были многочисленные попытки исполь­зовать кровь обезьян в качестве кровезаменителя у человека. Наконец, описаны случаи, когда в 20-х годах XX в. бельгийские врачи в Заире пытались лечить малярию, переливая больным людям кровь обезьян, которые, как известно, малярией не боле­ют. Эти факты могут указывать на вероятное про­исхождение ВИЧ в результате мутации вируса, цир­кулирующего среди обезьян мангабеев.
Между тем более распространенной являет­ся точка зрения о прототипной роли вируса, цир­кулирующего среди африканских шимпанзе, в ста­новлении ВИЧ. Свидетельством в пользу этой точки зрения считаются три пойманных в западной ча­сти Центральной Африки шимпанзе, зараженных вирусом, очень близким к тому, что вызывает ВИЧ- инфекцию у людей. Также были обнаружены четы­ре шимпанзе, пораженные вирусом, генетически родственным, но не идентичным ВИЧ. Место оби­тания этих шимпанзе неизвестно. Считают, что животные были родом из другой части Африки, потому что поразивший их вирус генетически от­личен от того варианта, который был обнаружен у первых трех шимпанзе.
Обнаружилось, что как минимум 20 ви­дов африканских обезьян инфицировано ВИЧ- подобными вирусами. Азиатские обезьяны, напро-
тнв. свободны от них. И когда азиатские приматы заражались вирусом, полученным от африканских (намеренно или случайно, будучи помещенными в одну клетку), они заболевали и гибли от СПИДа. По­лагают. что некоторые виды африканских обезьян являются носителями подобных вирусов на протя­жении тысячелетий и против таких вирусов устой­чив естественный иммунитет.
Сравнив геномы различных штаммов ВИЧ и ВИО, Р. Sharp и соавт. (2004) показали, что эти виру­сы являются звеньями одной эволюционной цепи. По-видимому, изменения, ставшие причиной по­явления ВИЧ, начались с мутации лимфотропных ретровирусов приматов (их носителями являют­ся некоторые виды обезьян, например красного­ловые мангабеи). Мутировавший вирус приобрел определенную контагиозность для более близких к человеку обезьян (в частности, шимпанзе) и стал основой для формирования новой группы виру­сов — собственно вирусов иммунодефицита. На­конец, мутация ВИО, предположительно связан­ная с традиционным употреблением мяса обезьян в пищу (соответственно, с постоянным действием фактора энтерального инфицирования), привела к возникновению ВИЧ.
Вполне возможно, что в результате мутации вирус приобрел новые качества и, преодолев ви­довой барьер, стал опасен для человека. Вероятно, какое-то время он существовал в изолированных группах людей, но в связи с увеличением миграции во второй половине XX в. распространился по пла­нете.
Переход ВИЧ из одного вида в другой — от шимпанзе или обезьяны мангабей к человеку — привел к изменению его вирулентности, посколь­ку у природных хозяев обезьяньего вируса СПИД не развивается. Такое изменение вирулентности может быть обусловлено ответом организма хозя­ина на возбудителя, а не свойствами самого виру-
98
са. Одно из возможных объяснений заключается в том, что инфекция ВИЧ приводит к активации иммунной системы человека, при этом создается больший пул пермиссивных клеток, поддержи­вающих инфекционный процесс, и активно идет программированная гибель клеток. Происходя­щее в конечном итоге истощение пула CD4⁺-T- лимфоцитов сдвигает равновесие между вирусом и иммунной системой в пользу вируса. Сотрудники Лондонского национального института медицин­ских исследований обнаружили радикальную раз­ницу между определенным человеческим геном и соответствующим геном макаки-резус, блокирую­щим распространение ВИЧ у животных (J. Stoy et al., 2005). Лабораторные эксперименты показали, что инфицировать обезьяньи клетки ВИЧ гораздо труднее, чем человеческие. Оказалось, что все дело в генах трим-5-альфа. Правда, такие гены имеются и у обезьян, и у человека, но из-за какого-то неболь­шого отличия продуцируемые ими протеины раз­личны. Именно благодаря этой разнице обезьяньи клетки становятся неуязвимыми для вируса. Заме­нив in vitro человеческий протеин обезьяньим, ис­следователи сумели сделать и человеческие клетки резистентными по отношению к ВИЧ.
По-видимому, можно ожидать открытий но­вых подтипов или даже групп ВИЧ-1 на африкан­ском континенте. Нельзя исключить и того, что сильно различающиеся варианты уже известных подтипов, попадая в новые группы риска, дадут на­чало новым подтипам ВИЧ-1. Важный вклад в эво­люцию вируса будут по-прежнему вносить и ре­комбинационные процессы. Наконец, возможно даже появление новых групп ВИЧ-1, если вирус в очередной раз преодолеет межвидовой барьер.
В литературе встречаются предположения, что причиной мутации ВИЧ мог стать повышенный радиационный фон в ряде районов Африки, бога­тых залежами урана, или же радиоактивный ^L)0Sr, по-
падавший в большом количестве в атмосферу после испытания ядерного оружия в 1950-19б0-х годах. Большая часть его выпадала на землю с тропиче­скими ливнями в Экваториальной Африке. Кроме мутационного воздействия на вирус, повышенный радиационный фон мог вызвать у местных жите­лей снижение общей сопротивляемости инфекци­онным агентам и способствовать повышению вос­приимчивости к ВИЧ-инфекции и очень быстрому ее распространению в Африке. Подтверждением этого может служить то, что наиболее поражены ВИЧ-инфекцией страны Центральной Африки, ко­торые расположены в полосе господствующих ве­тров со стороны французского ядерного полигона в Сахаре.
Причинами распространения ВИЧ в Африке и за ее пределы считают:
— нарушение ранее имевшегося равновесия между возбудителями болезней, в частности лик­видация натуральной оспы, ранее в первую очередь уничтожавшей лиц, ослабленных ВИЧ, и тем самым прерывавшей эпидемическую цепь ВИЧ-инфекции; таким образом, ликвидация оспы способствовала увеличению числа лиц с иммунодефицитом, рас­пространению ВИЧ, накоплению мутантных форм и формированию его полиморфизма;
— широкое многоразовое использование игл и шприцев для инъекций;
— массовое перемещение избыточного мужского населения в города, фабричные поселки и руд­ники;
— усиление международной миграции населения во второй половине XX в., дальние наземные, морские и авиаперевозки.
Природные факторы
Природные факторы эволюции эпидемиче­ского процесса, свойственные его экосистемному
100
уровню, — это элементы географической среды (ландшафт, рельеф, климат, почва, растительность и др.), взаимодействующие с паразитарной систе­мой и регулирующие происходящие в последней процессы.
К природным факторам эволюции эпидеми­ческого процесса относятся процессы, происходя­щие в биосфере под влиянием космических факто­ров и деятельности человека.