Эпидемии по расписанию: как сезонность влияет на распространение инфекций

С приходом осени принято запасаться медом, лимонами, шиповником и другими народными противовирусными средствами, в тоже время медики призывают население пройти очередную вакцинацию против гриппа. Все знают: начинается сезон простуд. В летний период нас поджидают другие угрозы здоровью. Дачники, обладатели загородной недвижимости и сельские жители сталкиваются с кишечными расстройствами, вызванными болезнетворными вирусами и бактериями.

Сезонные колебания в уровнях заболеваемости – обычное дело для острых инфекций. Есть даже особые эпидемические календари. Календарь, составленный службами здравоохранения для северного полушария (рисунок 1) свидетельствует, что эпидемия гриппа и ОРВИ обычно приходится на период с ноября по февраль, а ветрянкой дети чаще всего болеют в марте и апреле.

С начала пандемии коронавируса ведутся разговоры о том, что и новая инфекция COVID-19 может носить сезонный характер. Например, в феврале 2021 года заместитель директора по клинико-аналитической работе ЦНИИ эпидемиологии Роспотребнадзора Наталья Пшеничная отмечала, что уже сейчас у COVID-19 начинают проявляться сезонные черты, например, рост заболеваемости с приходом осени 2020 года.

По мнению Пшеничной, через один-два года новая коронавирусная инфекция станет таким же сезонным заболеванием, как грипп. Такой возможности не отрицает и представитель Всемирной организации здравоохранения (ВОЗ) в России Мелита Вуйнович, констатируя при этом, что окончательные выводы пока делать рано, и за пандемией нужно понаблюдать еще пару сезонов.

На тему сезонности различных инфекций написано немало научных работ. Тем не менее, этот вопрос еще нельзя считать полностью изученным. Ученым пока далеко не все известно о причинах быстрого распространения тех или иных инфекционных заболеваний в определенные месяцы. Наиболее понятная картина – с острыми инфекциями, передающимися напрямую от человека к человеку.

Намного сложнее изучать сезонную динамику и ее причины у инфекций, распространяющихся переносчиками (например, клещами или грызунами), при которых у возбудителя заболевания сложный жизненный цикл. Это очень интересная и важная сфера эпидемиологии: ее изучение помогает лучше понять законы и механизмы распространения инфекционных заболеваний и, как следствие, эффективнее бороться с ними в глобальных масштабах.

Поведение людей, погода и другие причины сезонности инфекций

То, что уровень заболеваемости большинством инфекций меняется в течение года, известно давно. Эпидемиологов всегда интересовали причины этих колебаний. В начале XX столетия был проведен тщательный математический анализ, и на его основе сформулирован так называемый закон массовых действий. Он гласит, что количество новых случаев инфекции зависит от произведения числа зараженных людей на количество людей, восприимчивых к возбудителю, и параметра передачи инфекции (его называли по-разному: «частота контактов», «коэффициент инфекционности», «коэффициент контагиозности» и так далее).

В случае, когда инфекционное заболевание чаще всего заканчивается формированием стойкого иммунитета или наоборот, при неблагоприятном сценарии, гибелью больного, закон массовых действий предсказывает – заболевание будет протекать циклично. В 1929 году британский статистик Герберт Эдвард Сопер предположил, что в случае с корью параметр передачи инфекции меняется в разные сезоны. Исследователь заметил, что заболеваемость начинает расти с началом учебного года, когда дети все вместе подолгу находятся в классах, и снижается во время каникул. Спустя 50 лет это предположение было подтверждено статистическими данными в Англии.

Этот фактор действует в отношении многих инфекций, передающихся воздушно-капельным путем. Например, одна из причин эпидемий гриппа и ОРВИ зимой – большое количество людей в помещениях и общественном транспорте. Когда температура на улице ниже нуля, многие предпочитают находиться в тепле и реже бывают на свежем воздухе, при этом помещения реже проветриваются из-за низких температур на улице. Аналогично контактность детей в помещениях способствует распространению ротавирусной инфекции у подрастающего поколения – пик этого заболевания также приходится на зиму.

На распространение инфекций, передающихся половым путем, таких как гонорея, сифилис, генитальный герпес, хламидиоз влияют поведенческие факторы. У большинства людей пик сексуальной активности приходится на теплое время года. Как итог – летом и в начале осени возрастает спрос на услуги врачей-дерматовенерологов.
Конечно же, помимо косвенного, существует и прямое влияние погодных факторов на распространение инфекционных агентов.

Время, в течение которого возбудитель способен существовать вне организма человека или животного, зависит от температуры, влажности воздуха, интенсивности солнечного излучения, кислотности, концентрации солей в воде и прочего. Лучше всего изучено влияние факторов внешней среды на возбудители, передающиеся через загрязненные продукты питания, воду, бытовые предметы. Например, ротавирусы, которые вызывают симптомы ОРВИ и кишечной инфекции, лучше всего себя чувствуют при низких температурах, поэтому пик ротавирусных гастроэнтеритов приходится на холодный сезон. Другие возбудители кишечных инфекций – норовирусы – также холодолюбивы.

Размножение холерных вибрионов зависит от температуры и концентрации солей в воде, поэтому наибольшее число случаев холеры регистрируется весной и осенью. Влияют погодные факторы и на возбудители инфекций, передающихся воздушно-капельным путем. Так, вирус гриппа лучше всего выживает при низкой влажности воздуха в холодное время года. Свой вклад вносит система зимнего отопления, которая высушивает воздух в помещениях.

Погодные условия влияют не только на возбудители, но и на организм носителей. Известно, что зимой у некоторых животных, так же, как и у человека, снижается иммунитет. НА это оказывает влияние целый комплекс факторов – недостаток питательных веществ и витаминов в «зимнем» рационе, эффект фотопериода (продолжительности дня и ночи), физиологический стресс из-за смены сезонов. Вообще, иммунные реакции и воспаление, как ответ организма на инфекцию – весьма энергозатратный процесс. Например, для того чтобы температура тела повысилась на один градус, организму необходимо увеличить выработку энергии на 7–13 процентов.

Поэтому, когда ресурсы организма направлены на что-то другое, например, на размножение, он становится более уязвим к вирусам и бактериям. Это хорошо заметно на примере животных, которые обзаводятся потомством строго в определенные сезоны. На пике брачной активности у самцов иммунитет снижается из-за повышения уровня тестостерона, а у самок – из-за беременности и выхаживания потомства. Так, у некоторых птиц во время периода размножения увеличивается количество паразитов, снижается выработка антител, начинает хуже работать клеточный иммунитет.

Низкая влажность воздуха не только способствует выживанию «простудных» вирусов, но и высушивает у людей слизистую оболочку носа, из-за чего она становится более уязвимой к внедрению возбудителей инфекции. Так в Африке в засушливый период повышается заболеваемость бактериальным менингитом из-за высушивания у местных жителей слизистой оболочки и ее повреждений. Любопытный факт – в сезон дождей обитатели африканского континента заражаются бактериями, вызывающими менингит, не реже – сам по себе сухой воздух не способствует заражению, но создает благоприятные условия в организме для проникновения возбудителей инфекции, который порой влекут за собой тяжелые заболевания.

Отдельная головная боль для медиков – инфекционные заболевания, которые распространяются через переносчиков. Характерный пример – клещевой вирусный энцефалит. Жизненный цикл иксодовых клещей зависит от смены сезонов. В связи с этим пик активности переносчиков этого заболевания приходится на теплое время года. Вносит свою лепту и поведенческий фактор: с наступлением теплой погоды люди стремятся на природу, на дачу, в сельскую местность. В результате, вероятность встречи с клещами и заражения клещевым энцефалит возрастает. Точно также всплески заболеваемости малярией, геморрагической лихорадкой денге и лихорадкой Западного Нила совпадают с сезонными колебаниями численности комаров- переносчиков этих инфекций.

Неправильные графики

Говоря о сезонности заболеваний, стоит отметить, что инфекции далеко не всегда приходят по календарю. В их естественные циклы могут вмешиваться самые разные факторы. Например, весна может наступить позже или раньше обычного, лето бывает совсем не жарким, а зима иногда обходится без сильных морозов. Имеют значение и параметры климата в целом.

Та же сезонность гриппа – явление исключительно умеренных широт. На экваторе вспышки заболеваний происходят в течение всего года, и зачастую их очень сложно прогнозировать. Пик распространения инфекций может наблюдаться как один, так и несколько раз в год, как в случае с холерой. Помимо сезонных, наблюдаются и более продолжительные циклы. Например, ученые из Румынии отметили, что уровень заболеваемости корью в их стране с 2008 по 2017 годы претерпевал достаточно серьезные колебания (рисунок 2).