С подавляющим большинством инфекционных заболеваний человечество столкнулось благодаря животным. Возбудители этих болезней так и называются — зоонозы. Как сегодня борются с ними и какую роль в этом играет продукция Ростеха, разбираемся на примере бруцеллеза.
Зоонозы: как возникают смертельно опасные инфекционные заболевания / ©oselhoze.ru
По разным экспертным оценкам, от 60 до 75 процентов всех известных инфекционных заболеваний появились в результате контактов человека с животными. Инфекции, вызываемые вирусами, бактериями и другими простейшими организмами, передавались в процессе развития животноводства, во время охоты или пребывания людей в местах обитания представителей фауны, подвергшихся заражению.
В современном мире такие заболевания возникают в основном в тех точках планеты, где население живет преимущественно за счет собственных хозяйств и при этом незнакомо с современными медицинскими и аграрными технологиями. Но бывает и так, что вирус неожиданно переходит от животного к человеку в современном мегаполисе. Такое возможно, например, на рынке, как это предположительно случилось в китайском Ухане, где произошла вспышка коронавируса. После того, как барьер от животного к человеку преодолен за счет развитого туризма и растущей миграции, инфекции быстро распространяются по всему миру.
Болезни, общие для животных и человека, называются зоонозы. К ним относятся коронавирус, чума, сибирская язва, бруцеллез, туляремия, бешенство – всего к зоонозам причисляют более ста заболеваний различной этиологии. По оценкам некоторых ученых, ежегодно в мире такие инфекции «подхватывают» около 2,4 млрд человек, и порядка 2,2 млн погибают от них, несмотря на достижения медицины.
Основными и самыми опасными переносчиками зоонозов, согласно данным международной организации EcoHealth Alliance, являются летучие мыши, приматы и грызуны. Источником заражения могут выступать и домашние животные, особенно если они не вакцинированы. Передача человеку происходит теми же путями, что и среди животных: по воздуху, при употреблении мяса зараженных особей, через укус насекомого.
Наиболее опасными инфекциями зоонозной природы считаются вирусы Зика и Эбола, птичьего и свиного гриппа и другие. Вирусы птичьего и свиного гриппа возникли в результате рекомбинации с человеческими штаммами вируса гриппа, и в прошлом вызывали пандемии. Самой печально известной и смертоносной из них стала «испанка» 1918-1920 годов, которая по разным оценкам унесла от 50 до 100 млн жизней. Недавняя пандемия 2009 года была также вызвана обменом генами между человеческим, свиным и птичьим штаммами вируса гриппа. Нынешний смертельный коронавирус признан ВОЗ чрезвычайной ситуацией международного масштаба.
Ученые едины во мнении: вспышки новых, еще не известных человеку заболеваний придут к нам аналогичным путем. Их возбудителями будут вирусы и бактерии, которые первоначально обнаружатся у животных. К сожалению, эпидемиологическая статистика не оставляет иных вариантов: три из четырех новых инфекций оказываются зоонозными.
Хорошая новость, однако, состоит в том, что сегодня значительное число известных нам зоонозов удалось взять под контроль. Вспышки заболеваний, которые в недавнем прошлом вызывали смертельные пандемии, получилось остановить благодаря вакцинации. Человечество научилось давать отпор микробам, изучив принципы работы иммунитета. В настоящее время в мире работают научные центры по выявлению у животных новых инфекций, которые могут угрожать здоровью людей. Также реализуются программы по подготовке к предотвращению возможных вспышек заболеваний, где значительная роль отведена иммунопрофилактике.
«В России меры по противодействию и профилактике зоонозов закреплены законом. В частности, проводится иммунизация от туляремии, бруцеллеза, бешенства, лихорадки Ку. Такие прививки показаны жителям районов, признанных неблагополучными по эпидобстановке, специалистам, которые по роду своей деятельности сталкиваются с высоким риском инфицирования, а также выезжающим в страны, где есть опасность заражения», – говорит доктор медицинских наук, профессор, заместитель директора Центра разработки и внедрения НПО «Микроген» Александр Сергеев.
Поскольку от зоонозов чаще всего страдают жители эндемичных по этим заболеваниям зон, масштабная вакцинация населения в рамках Национального календаря профилактических прививок не предусмотрена. По этой причине о необходимости профилактики знают не все. Многие либо вовсе не осведомлены об этих инфекциях, либо ошибочно считают, что прививки делают только животным.
Между тем технологии производства вакцин от многих зоонозных инфекций созданы учеными еще в Советском Союзе. Большинство подобных препаратов сегодня выпускает НПО «Микроген» (входит в холдинг «Нацимбио» Госкорпорации Ростех).
«Предприятие разрабатывает и выпускает оригинальные профилактические препараты, которые защищают здоровье граждан на протяжении более ста лет. Сегодня мы являемся ключевым игроком на рынке вакцин и центром компетенций в создании современных иммунобиологических препаратов. Только в прошлом году мы зарегистрировали две новые вакцины», – добавляет Александр Сергеев.
К числу малоизвестных, но очень опасных инфекций принадлежит бруцеллез. На его примере разберем природу и очаги возникновения зоонозов. Бруцеллез вызывают одноименные бактерии – бруцеллы. Под микроскопом они выглядят как короткие палочки от 0,6 до 1,5 микрометров в длину и от 0,5 до 0,7 микрометров в ширину. В организме человека они паразитируют внутри макрофагов – «клеток-пожирателей», которые поглощают и «переваривают» чужеродные и вредные вещества. Средний диаметр макрофага 21 микрометр. Чтобы было проще оценить масштабы макрофага и бактерии бруцеллы, представим, что его размеры увеличились до среднего роста человека – 1,7 метра. Тогда бруцелла по сравнению с ним будет примерно с кредитную карточку, как в длину, так и в ширину.
У животных инфекционное заболевание вызывают восемь видов бруцелл, которые поражают органы половой системы, что приводит к бесплодию и выкидышам. Для людей патогенны четыре вида этих бактерий: они передаются от овец, коз, свиней, собак и крупного рогатого скота. Инфицирование чревато нарушениями опорно-двигательной, сердечно-сосудистой, дыхательной, пищеварительной, мочеполовой и других важных систем организма человека. Например, бруцеллез может стать причиной асимметричного коленного и тазобедренного полиартрита, эндокардита и миокардита, бронхита, пневмонии и многих других осложнений.
Симптомы бруцеллеза были известны уже более трех тысяч лет назад, но первым их описал Гиппократ. А в 2018 году на месте раскопок гробницы древнеегипетского чиновника ученые нашли уникальный образец сыра возрастом 3200 лет со следами бруцелл. При жизни Гиппократа болезнь называли «средиземноморской лихорадкой». Во второй половине XIX столетия бруцеллезом начали часто болеть военные британской базы на острове Мальта. Здесь инфекцию окрестили «мальтийской лихорадкой», часто путая с малярией и другими заболеваниями.
Поиском причин возникновения болезни занялся военный хирург, авторитетный эксперт в области тропической медицины Дэвид Брюс. В 1886 году ему удалось выделить бактерию из тела погибшего больного, а затем обнаружить ее у коз (микроорганизм был назван Micrococcus melitensis). Солдатам, чтобы защитить их от заражения, запретили пить некипяченое молоко.
В 1897 году похожую бактерию обнаружили в вымени коров, в 1914-м – у свиней. В 1920 году бруцеллы получили название, под которым мы знаем их сегодня. В России первопроходцем изучения бруцеллеза в 1911 году стал выдающийся паразитолог и инфекционист Евгений Иванович Марциновский. Основательно это заболевание советские ученые стали исследовать с 1930-х годов.
Бруцеллы могут проникать в организм через микроскопические повреждения на коже, слизистой оболочке конъюнктивы глаз, пищеварительного тракта, дыхательных путей. Чаще всего человек заражается при употреблении сырого молока, мяса, неочищенной воды, во время разделки туш, обработки шкур больных животных, а также вдыхая пыль, содержащую микроскопические остатки шерсти или навоза. Несложно догадаться, что риск заболеть выше всего у сельских жителей, которые работают со скотом и продуктами животноводства.
Бруцеллезом болеют на всех континентах, но в некоторых точках планеты возможность заразиться наиболее высока. В России семь из десяти случаев инфекции встречаются на Северном Кавказе и в Сибири. В США «подцепить» бруцеллез проще всего в штатах Калифорния, Флорида, Техас и Вирджиния. Весьма неблагоприятна ситуация с бруцеллезом обстоит в странах Средиземноморского бассейна и Аравийского полуострова, Индии, Мексике, Южной и Центральной Америке.
Для бруцелл оказаться в организме человека – все равно что для мореходов попасть на необитаемый остров и остаться без корабля: можно жить, используя местные ресурсы, но уплыть уже не получится. Это тупиковый путь в распространении инфекции, здоровые люди не заражаются от больных. А вот если выпить парного молока с бруцеллами, заражение гарантировано.
Бруцеллез относят к особо опасным инфекциям, и этим все сказано. Им легко заразиться, лечение длительное, есть риск серьезных осложнений, в том числе приводящих к инвалидности, в отдельных случаях возможен и летальный исход. Сначала бруцеллы проникают в лимфатические узлы, затем разносятся с кровью по всему организму и поражают разные органы. Иммунная система бурно отвечает на вторжение чужаков, поэтому бруцеллез считается инфекционно-аллергическим заболеванием. До появления первых симптомов обычно проходит 1–6 недель (инкубационный период). Заболевание, как правило, протекает в одной из трех форм: острой, подострой (рецидивирующей) или хронической.
При острой форме сильно повышается температура – до 39 градусов, возникают озноб, потливость, беспокоят боли в мышцах, костях, ухудшается общее самочувствие, пропадает аппетит. При подостром бруцеллезе периоды лихорадки и ухудшения самочувствия чередуются с периодами улучшения. При хроническом — температура повышена незначительно, больной чувствует себя относительно хорошо, а остальные симптомы зависят от того, какие органы пострадали сильнее всего.
При этом поражения многообразны и затрагивают практически все системы органов человека. С появлением антибиотиков врачи стали бороться с бруцеллезом довольно успешно, тем не менее, даже сегодня есть вероятность фатальных осложнений. Если у человека диагностировали бруцеллез, болеть придется долго. При острой форме выздороветь, скорее всего, удастся только через 2–6 месяцев. Хроническая может продолжаться годами, известны отдельные случаи, когда болезнь не удавалось победить в течение 25 лет.
Чтобы эффективно лечить бруцеллез, его нужно вовремя диагностировать. И здесь есть проблемы. Из-за неспецифических симптомов не всякий врач сразу поставит правильный диагноз. Да и к врачам люди обращаются не всегда, в надежде, что «пройдет само». Как следствие, не все случаи заболевания выявляются, и никто не может абсолютно точно сказать, как часто оно встречается: официальная статистика показывает заниженные цифры. Для России это 400–500 случаев в год. Диагноз подтверждают серологическими исследованиями (анализ на антигены бактерий) и аллергической кожной пробой.
Конечно, огромную роль в профилактике бруцеллеза играют санитарные меры и личная гигиена. Но этого недостаточно, когда есть реальная угроза контакта с больным животным и заражения. В таких случаях нужна вакцинация.
«Для иммунизации от бруцеллеза, вызванного самым распространенным видом бруцелл – козьи-овечьи, используют живые (аттенуированные) вакцины. В них содержатся искусственно ослабленные бруцеллы, которые не могут спровоцировать болезнь, но вызывают ответную иммунную реакцию. – объясняет эксперт «Микрогена» Александр Сергеев. – Прививку человеку делают один раз: раствор вводят шприцом подкожно или капают на кожу, производя ее скарификацию специальным инструментом – скарификатором. Если нужно, через год проводят ревакцинацию – для нее используют дозу поменьше».
Вакцина против бруцеллеза производится на филиале НПО «Микроген» в Омске – предприятие полностью обеспечивает страну препаратом. Хотя бруцеллез – редкое заболевание, о нем важно знать каждому, особенно тем, кто имеет высокий риск заражения возбудителем этого заболевания.
Скорость создания вирусных вакцин напрямую зависит от вида разрабатываемой вакцины. Чаще всего разрабатываются четыре вида вакцин – живые, инактивированные, рекомбинантные и ДНК (РНК), а производятся первые три. Как правило, для создания вирусных вакцин от того или иного инфекционного заболевания необходимо иметь сам возбудитель заболевания, биосистему культивирования этого патогена (например, чувствительную к нему культуру клеток, куриные эмбрионы и другое) для его наработки и условия для проведения экспериментов in vivo c целью оценки эффективности разрабатываемой вакцины.
Создание вакцин включает в себя четыре стадии: научно-исследовательские работы (НИР), доклинические исследования (ДКИ), клинические исследования (КИ) и регистрацию. При разработке живых вакцин на этапе НИР производят аттенуацию (ослабление) исходного патогена тем или иным способом, например, путем пассирования на перевиваемых культурах клеток, реассортации, удаления генов вирулентности и так далее. Полученный таким образом аттенуированный штамм патогена используется для приготовления серий вакцины для ДКИ. В оптимальном случае данный этап можно завершить в течение полугода — двух лет.
При разработке инактивированных вакцин на этапе НИР производят инактивацию исходного патогена тем или иным способом, как правило, путем обработки формалином, β-пропиолактоном и ультрафиолетовыми лучами. Полученная биомасса убитого патогена или его части после его расщепления с помощью детергентов используется для приготовления серий вакцины для ДКИ. В оптимальном случае данный этап можно завершить в течение 4-6 месяцев.
При разработке рекомбинантных вакцин на этапе НИР производят, как правило, встройку в геном бактерий (например, Escherichia coli) или вирусных векторов (например, вирусы осповакцины и везикулярного стоматита) тех или иных генов исходного патогена, экспрессирующих белки, способные создавать иммунный ответ в организме человека. Полученная биомасса этих белков после очистки или сами живые вирусные вектора с встроенными генами патогена используются для приготовления серий вакцины для ДКИ. В оптимальном случае данный этап можно завершить в течение 1-3 лет.
Теоретически для создания вакцины, например, против коронавируса можно использовать любую из указанных платформ. Далее, независимо от вида вакцины следует этап испытаний – проводятся доклинические и клинические исследования, а затем регистрация вакцины. Это обычно занимает еще примерно два с половиной года. В условиях реальной эпидемиологической опасности регулятор может принять решение об ускоренном прохождении клинических исследований.
