План лекции: 1. Общая характеристика учения об эпидемическом процессе. 2. Факторы эпидемического процесса. 3. Механизм развития эпидемического процесса: теория саморе
гуляции эпидемического процесса.
Цель лекции: Сформировать представление об эпидемическом процессе как саморегулирующейся системе, определить теоретическую и практическую значимость современного учения об эпидемическом процессе.
Общая характеристика учения об эпидемическом процессе. Несмотря на различия, в многочисленных определениях понятия "эпидемический процесс" в большинстве случаев эпидемический процесс рассматривается как процесс возникновения и распространения инфекционных заболеваний среди людей. Как правило, из определения понятия "эпидемический процесс" невозможно уяснить: "Почему возникают? Как распространяются? Чем проявляются инфекционные болезни среди населения?" Ответы на эти вопросы в определенной мере лает современная теория эпидемического процесса, разработанная В.Д.Беляковым.
Современное учение об эпидемическом процессе включает три раздела: 1) факторы эпидемического процесса; 2) механизм развития эпидемического процесса; 3) проявления эпидемического процесса.
Факторы эпидемического процесса. Различают биологический, социальный и природный факторы эпидемического процесса.
Биологический фактор в эпидемическом процессе представлен взаимодействием двух популяций - возбудителя-паразита и человекахозяина.
Популяцию возбудителей определяют как совокупность особей данного биологического вида, относительно изолированную в своей естественной жизнедеятельности от других совокупностей особей этого вида.
Популяция людей - это территориальные, социальные, бытовые, возрастные и (или) иные группы людей, в пределах которых циркулирует возбудитель.
Социальный фактор в эпидемиологии - это совокупность социальных условий, влияющих на биологический компонент эпидемического процесса (взаимодействие популяций возбудителя и человека) и способствующих или препятствующих проявлениям паразитизма возбудителей инфекционных болезней.
Эпидемическая значимость социального фактора может рассматриваться с трех позиций: а) с позиции влияния социальных условий на эволюцию возбудителей, историческое формирование инфекционных болезней человека, становление эпидемического процесса; б) с позиции влияния социальных условий на распространение инфекционных болезней на различных этапах развития человеческого общества, а также при различных социальных потрясениях (войны, голод и т.д.); в) с позиции влияния социальных условий на распространение инфекционных болезней в современных условиях.
Природный фактор в эпидемиологии - это совокупность биотических и абиотических элементов внешней среды, которые влияют на биологический компонент эпидемического процесса (взаимодействие популяций возбудителя и человека) и способствуют или препятствуют проявлениям паразитизма возбудителей инфекционных болезней.
Таким образом, взаимодействие популяций возбудителя и человека в определенных природных и социальных условиях составляет биологическую основу эпидемического процесса и является причиной существования инфекционных болезней.
Механизм развития эпидемического процесса: теория саморегуляции эпидемического процесса. В рамках данного раздела учения об эпидемическом процессе выделяют три теории: 1) теория саморегуляции эпидемического процесса; 2) теория механизма передачи возбудителей инфекционных болезней; 3) теория природной очаговости инфекционных болезней.
Основными положениями теории саморегуляции эпидемического процесса являются:
1) неоднородность (гетерогенность) взаимодействующих популяций возбудителя и человека составляет основу развития эпидемического процесса;
2) динамическое (фазовое) изменение гетерогенности (неоднородности) биологических свойств взаимодействующих популяций возбудителя и человека; 3) стабилизирующая (управляющая) роль обратных отрицательных связей в процессах саморегуляции; 4) регулирующая роль социальных и природных условий в фазовых преобразованиях эпидемического процесса. Первое положение теории саморегуляции указывает на то, что в основе развития эпидемического процесса лежит взаимодействие двух неоднородных (гетерогенных) популяций возбудителя-паразита и человека-хозяина.
Неоднородность популяции возбудителя. Среди признаков неоднородности, характеризующих популяцию возбудителя, для развития эпидемического процесса значение имеет прежде всего неоднородность по вирулентности, то есть, по способности вызывать в организме человека развитие патологических процессов. Неоднородность по вирулентным свойствам является универсальной характеристикой всех патогенных возбудителей. В различные периоды распространения инфекционных болезней среди людей циркулируют возбудители, различающиеся по степени и характеру неоднородности по вирулентным свойствам.
Неоднородность по контагиозности. Контагиозность как способность возбудителя к распространению среди людей и приживаемости в организме отдельных хозяев также является признаком вариабельным, меняющимся в ходе развития эпидемического процесса.
Неоднородность по иммуногенности характеризует способность возбудителя вызывать в организме хозяина те или иные формы иммунитета (антимикробный, антитоксический, антивирусный, гуморальный, клеточный, местный, общий). Как и контагиозность признак иммуногенности является варьирующим.
Для развития эпидемического процесса отдельных инфекций значение имеет неоднородность популяции возбудителя по антигенным свойствам (грипп), по чувствительности к антибиотикам (внутрибольничные инфекции), по чувствительности к бактериофагам (дизентерия) и т.д.
Следует подчеркнуть, что параметром популяции возбудителя, имеющим определяющее значение в развитии эпидемического процесса, является неоднородность по вирулентности. Неоднородность по другим признакам чаще бывает сопряженной с вирулентностью, хотя в отдельных случаях развитие эпидемического процесса бывает связано именно с возбудителями, неоднородными по признакам, независимым от вирулентности. Неоднородность популяции человека (хозяина). Для развития эпидемического процесса значение имеет неоднородность популяции человека по восприимчивости к возбудителям инфекционных болезней. Восприимчивость - это видовой признак, под которым понимают способность организма человека реагировать на патогенные свойства возбудителя. В различные периоды распространения инфекционных болезней популяцию человека составляют лица, различающиеся по степени и характеру неоднородности по восприимчивости к возбудителям, вызывающим эти болезни.
Второе положение теории саморегуляции гласит о том, что в ходе эпидемического процесса происходит динамическое (фазовое) изменение гетерогенности (неоднородности) вирулентности в популяции возбудителя и восприимчивости в популяции человека. Фазовая перестройка взаимодействующих популяций предполагает последовательную смену четырех фаз: 1) резервации; 2) эпидемического преобразования; 3) эпидемического распространения; 4) резервационного преобразования.
В фазе резервации популяция человека (хозяина) по восприимчивости однородна (гомогенна) и представлена иммунными и высоко иммунными лицами. Популяция возбудителя (паразита) в этой фазе также однородна и представлена авирулентными и мало вирулентными возбудителями. У различных возбудителей авирулентность проявляется по разному и наиболее типичными чертами авирулентных вариантов возбудителей являются:
- образование мукоидных форм, R-форм, L-форм, цист, спор;
- утрата наружных клеточных структур, поверхностных молекул и антигенов (капсулы, жгутики, пили, адгезины, лектины, рецепторы к бактериоцинам, фагам, А- и М-белки, К-антигены);
- снижение или отсутствие токсинообразования, ферментов агрессии, сидерофоров, плазмид;
- ослабление метаболической и пролиферативной активности (стационарная фаза размножения, замедленная репликация ДНК, РНК, торможение синтеза структурных и регуляторных белков, низкая концентрация клеток);
- антигенная и молекулярно-рецепторная мимикрия, смена иммунодоминирующих эпитопов, снижение иммуногенности, серологическая конверсия, гено- и фенотипическая изменчивость.
Численность популяции возбудителя в резервационной фазе минимальная и большая часть паразитов сконцентрирована в организме хозяев с дефектами иммунной системы. Состояние популяции возбудителя соответствует состоянию среды обитания: авирулентная популяция возбудителя - иммунная среда обитания. Фаза резервации соответствует межэпидемическому периоду и характеризуется отсутствием заболеваемости. Бесконечно долго эта фаза продолжаться не может, так как в однородных популяциях паразитов нарушаются процессы естественного отбора. Поэтому в процессе эволюции выжили и сохранились те виды возбудителей, у которых выработались способности к эпидемическим преобразованиям.
Фаза эпидемического преобразования начинается с того, что бывшая однородной в фазе резервации популяция хозяина со временем начинает становиться все более и более неоднородной за счет появления и увеличения числа восприимчивых лиц. Восприимчивые лица появляются в результате рождаемости. Неоднородность по восприимчивости усиливается за счет разноскоростного угасания постинфекционного иммунитета у различных лиц. Этому также способствует неодинаковое снижение у разных лиц общей резистентности к возбудителям инфекционных болезней под влиянием неблагоприятных факторов внешней среды (химических, радиационных и т.д.). Значительно усиливают неоднородность по восприимчивости миграционные процессы и фактор "перемешивания", приводящие к тому, что в коллективах появляются новые лица, которые не встречались с циркулирующими возбудителями и являются восприимчивыми к ним. Авирулентные возбудители, пассируясь через организм восприимчивых лиц, начинают повышать свою вирулентность. В этой фазе действует направленный отбор, который закрепляет в циркуляции возбудителей, в наибольшей мере приспособившихся к паразитированию в изменившейся среде обитания, то есть, закрепляются вирулентные варианты возбудителя. В фазе эпидемического преобразования, как правило, роста заболеваемости не происходит или появляются отдельные случаи заболеваний у наиболее восприимчивых лиц. Эта фаза может быть выявлена по иммунологическим сдвигам, сопровождающим циркуляцию среди людей вирулентных возбудителей инфекционных болезней.
При накоплении в популяции человека необходимого и достаточного количества восприимчивых лиц возбудитель-паразит таким образом повышает вирулентность, что переходит в качественно иное состояние - фазу эпидемического распространения. В фазе эпидемического распространения состояние популяции возбудителя вновь начинает соответствовать состоянию среды обитания. Однако, в сравнении с фазой резервации - это соответствие совершенно противоположное: высоковирулентная популяция возбудителя - восприимчивая среда обитания. Высоковирулентные варианты возбудителей:
- продуцируют экстрацеллюлярные вещества, ингибирующие пролиферацию и дифференциацию иммунокомпетентных клеток;
- образуют капсулы, поверхностные А-, G-, М-белки и антигены (К-полисахарид), препятствующие опсонизации, фагоцитозу и бактерицидному действию сыворотки крови;
- имеют адгезины (пили, лектины, белки), специфические рецепторы, плазмиды и инвазивные факторы, способствующие адгезии, колонизации и транслокации бактерий;
- выделяют вещества, тормозящие слияние эндосом и лизосом, а также инактивирующие лизосомальные ферменты, связывающие ионы железа (сидерофоры), снижающие действие температурного фактора (белки теплового шока);
- образуют токсины (гисто-, цито-, энтеротоксины);
- продуцируют вещества, разрушающие секреторный IgA и сывороточный IgG (протеазы), угнетающие нормальную микрофлору (бактериоцины, микроцины);
- проявляют антилизоцимное и антикомплементарное действие.
Численность популяции возбудителя в фазе эпидемического распространения максимальная. Эта фаза влечет за собой развитие эпидемии, во время которой заболевают как неиммунные лица, так и лица с частичным иммунитетом, который не защищает их от высоковирулентных (эпидемических) вариантов возбудителя. Фаза эпидемического распространения не может продолжаться неопределенно долгое время прежде всего в "интересах" возбудителя, так как в этом случае он истребит всех восприимчивых лиц и лишит себя среды обитания и энергетических ресурсов. Поэтому уже в фазе эпидемического распространения начинает закладываться начало следующей фазы - резервационного преобразования.
Фаза резервационного преобразования начинается с того, что все большее и большее количество вирулентных вариантов возбудителя начинает пассироваться через организм иммунных лиц (переболевших и выработавших иммунитет во время данной эпидемии) и в циркуляции остаются лишь те варианты, которые снизили вирулентность и приспособились к новой (иммунной) среде обитания. В данной фазе значительная часть популяции возбудителя погибает, а заболеваемость людей идет на спад. Третье положение теории саморегуляции отражает стабилизирующую (управляющую) роль обратных отрицательных связей в процессах саморегуляции. Система "паразит-хозяин" на популяционном уровне саморегулируется обратными отрицательными связями, которые складываются между вирулентностью популяции паразита и восприимчивостью популяции хозяина. Снижение числа иммунных лиц инициирует рост вирулентности и численности популяции возбудителя и, наоборот, увеличение числа иммунных лиц приводит к снижению как вирулентности, так и численности популяции возбудителя. Связи между вирулентностью популяции возбудителя и восприимчивостью популяции человека являются обратными потому, что они возвращают систему "паразит-хозяин" обратно в исходное состояние, а отрицательными потому, что они отрицают отклонения указанной системы от первоначального (исходного) состояния.
Четвертое положение теории саморегуляции - это положение о регулирующей роли социальных и природных условий в фазовых преобразованиях эпидемического процесса. Социальные и природные условия, определяющие фазность развития эпидемического процесса, можно объединить в три обобщающие группы: а) факторы, определяющие различные формы "перемешивания" людей - формирование коллективов, естественные и искусственные миграции; б) факторы, определяющие активизацию механизма передачи возбудителя; в) факторы, снижающие иммунитет и резистентность. Любые из перечисленных условий приводят в конечном счете к возрастанию прослойки высоковосприимчивых лиц в цепи циркуляции возбудителя, что является сигналом к перестройке внутренней организации его популяции. С другой стороны, иммунизация коллектива и проведение мероприятий, снижающих активность механизма передачи возбудителя, уменьшают прослойку восприимчивых лиц в цепи циркуляции возбудителя и являются условием формирования резервационного варианта возбудителя.
Материал, изложенный в данной лекции, позволяет сформулировать научно обоснованное понятие "эпидемический процесс".
Эпидемический процесс - это результат взаимодействия популяций возбудителя-паразита и человека-хозяина, проявляющийся при определенных, необходимых и достаточных, социальных и природных условиях явными или скрытыми формами инфекционных заболеваний среди людей.
Таким образом, теория саморегуляции эпидемическго процесса позволяет рационально объяснить временные и территориальные закономерности в распространении инфекционных болезней среди населения. Практическая значимость данной теории состоит в том, что она ориентирует на проведение профилактических мероприятий в фазе резервации. При этом рациональными мероприятиями будут являться те, которые предупреждают переход возбудителя из фазы резервации в фазу эпидемических преобразований и фазу эпидемического распространения.