Благовещенск, Амурская область, Россия
На основании анализа многолетней заболеваемости туберкулезом в России и Амурской области установлено, что ее подъемы проходят циклами длительностью 25-30 лет. С учетом данных литературы и собственных экспериментов предполагается, что каждая очередная вспышка туберкулеза вызвана совпадающей активизацией L-форм микобактерий, содержащихся в организме вакцинированных и ревакцинированных детей, подростков и взрослых, и дормантными фенотипами микобактерий, обитающих в различных объектах окружающей среды. Для идентификации «скрытого резерва микобактерий» рекомендуется использовать метод отпечатков и переход бактериологических лабораторий на молекулярно-генетические исследования
заболеваемость туберкулезом, изменчивость микобактерий, скрытый резервуар микобактерий.
По данным экспертов ВОЗ ежегодно от туберкулеза умирает 3-4 млн человек, заболевает около 8 млн и свыше трети жителей планеты инфицированы микобактериями туберкулеза (МБТ). Отличительной чертой современного туберкулеза являются быстрое распространение, сочетание с другими социально значимыми инфекциями (ВИЧ, сифилис, гепатиты В и С), формирование множественной лекарственной резистентности МБТ [1], высокая скорость их мутаций [2] и устойчивость к клеточным и гуморальным факторам неспецифической защиты макроорганизма. Новая эпидемиология туберкулеза перечеркнула прежний его патоморфоз: теперь доминируют экссудативно-некротические процессы, инфильтративные формы с массивным распадом и образованием гигантских каверн, казеозная пневмония и др.
Об истинной распространенности туберкулеза рассуждать довольно сложно из-за неравноценности статистических сведений, получаемых из разных стран. Однако в первой половине XX века, когда еще не было эффективных лечебных средств, в США, Англии, Германии, Бельгии, Нидерландах и других развитых странах заболеваемость туберкулезом неожиданно стала снижаться. В 80-е годы в этих же странах вновь произошел ее подъем, который объясняли появлением ВИЧ-инфекции, наплывом иммигрантов, наркоманией, нищетой и бродяжничеством. Именно в этот период в России начал ослабевать контроль над туберкулезом, снизился объем работы по выявлению больных и их лечению, расширился резервуар инфекции в результате эпизоотии среди крупного и мелкого рогатого скота, свиней и птиц. Все это стало причиной роста заболеваемости туберкулезом в 1991 году, когда он превратился в самую актуальную проблему и угрозу для общества. Огромную роль в развитии новой эпидемической ситуации сыграли также всеобщий стресс вследствие распада СССР, экономические кризисы и ускоренное обнищание народа. Уже к 1993 году заболеваемость возросла с 34,0 до 42,8 случаев на 100 тыс. населения, в 1997 – до 73,9. В 2000 году максимальный показатель заболеваемости достиг 90,7 случаев на 100 тыс. населения, после чего наметился некоторый ее спад. Спустя три года, в 2003 году заболеваемость снизилась до 83,2 больных на 100 тыс. населения, в 2006 – до 73,4; в 2007 – до 82,6; в 2008 – до 85,1; в 2010 – до 77,4; в 2013 – до 67,3; в 2015– до 57,7; в 2016 – до 53,3 случаев на 100 тыс. населения. Фактически, это эпидемия – массовое и прогрессирующее распространение инфекционного заболевания, превышающее его обычный уровень. Однако официальная статистика наличие эпидемии отрицает, ссылается лишь на высокую заболеваемость. Она началась на фоне высокой инфицированности населения МБТ, распространяюшихся в виде Mycobacterium tuberculosis complex, состоящего из M. tuberculosis и близко родственных видов M. bovis, M. africanum, M. canettii, M. microti, M. caprae и M. pinnipedii (степень родства порядка 99,9%), медико-генетических факторов, низкого качества выявления этой болезни, особенно в группах повышенного риска, в том числе животноводов, слабой профилактической работы в очагах туберкулезной инфекции. Усиление заболеваемости происходило также за счет больных туберкулезом мигрантов; контингентов, освободившихся из мест заключения; лиц без определенного места жительства; большого резервуара инфекции, к которому относятся все впервые выявленные и не выявленные больные туберкулезом в текущем году, инфицированные МБТ здоровые люди, болеющий туберкулезом крупный рогатый скот. Показана причастность к росту заболеваемости плохой ресурсной базы противотуберкулезных учреждений, климато-географических, бытовых и гигиенических условий [3, 9], генетически неоднородного семейства Beijing, характеризующегося гипервирул[ентностью, множественной лекарственной резистентностью и гистопатологическими изменениями [1, 2, 6, 8].
Из субъектов РФ наиболее неблагополучна эпидемиологическая ситуация по туберкулезу традиционно складывается в регионах Дальнего Востока. Если в 1961 году в Амурской области на 100 тыс. населения было выявлено 200,0 больных туберкулезом, то в 1965 году их число уже уменьшилось до 133,0. Такая тенденция продолжала сохраняться, и в 1975 году заболеваемость составила 75,0 на 100 тыс. населения; в 1979 – 53,1; в 1985 – 51,0; в 1987 – 52,1. Наилучший ее показатель был достигнут в 1990 году – 36,4 на 100 тыс. населения. Необходимо подчеркнуть, что спад заболеваемости туберкулезом проходил при загрязнении заселенной территории области твердыми, жидкими и газообразными отходами, ртутью, свинцом, кадмием, мышьяком и другими токсикантами. То есть, экологического влияния на ситуацию с туберкулезом не отмечалось. Положительные сдвиги в эпидемиологической обстановке были достигнуты путем улучшения качества массовых профилактических обследований населения с помощью туберкулиновых проб и флюорографии, охвата детей, подростков и взрослых вакцинацией и ревакцинацией, оказания городам и районам области организационно-методической и практической помощи специализированными выездными бригадами, нередко с сотрудниками ДальЗНИИ ветеринарии, НИИ фтизиопульмонологии (ранее Ленинградского) и пр. [4]. К сожалению, в 1991 году началась очередная волна заболеваемости, причем, казалось бы, с небольшого показателя – 39,6 на 100 тыс. населения. Но уже к 1997 году он достиг 126,0, а в 1999 – 131,3. Некоторое снижение заболеваемости регистрировалось в 2000 году (119,1), но за восемь лет (2002–2010 годы) средний показатель составил 149,9 на 100 тыс. населения, после чего началась ее медленная убыль. Так, в 2011 году было выявлено 106,73 случаев на 100 тыс. населения, в 2012 – 109,66; в 2013 – 99,6; в 2014 – 85,0; в 2015 – 68,78; в 2016 – 66,9 случаев на 100 тыс. населения. Заболеваемость туберкулезом остается высокой в г. Белогорске (110,5), Бурейском (117,4), Шимановском (106,3), Михайловском (92,6), Ромненском (82,4) и Сковородинском (72,6) районах (Доклад «О состоянии санитарно-эпидемиологическом благополучии населения в Российской Федерации в 2016 году» по Амурской области. Благовещенск, 2017. 122 с.). При этом хотелось бы обратить внимание, что соотношение «заболеваемость/смертность» при туберкулезе, отражающее качество противотуберкулезной помощи, в 2015-2016 годах повысилось с 4,1 до 4,64. Но в каждом десятилетнем промежутке отмечались колебания заболеваемости, которые являлись следствием неполного охвата населения профилактическими осмотрами, в частности, жителей таежных поселений, отдаленных приисков и пр.
Таким образом, в России и, в частности, в Амурской области длительность подъема заболеваемости туберкулезом от некоего стартового минимума до следующего наименьшего значения занимает примерно 25-30 лет. Все причины такой периодичности не рассмотрены, хотя помимо естественного (основного) резервуара туберкулеза (болеющие им люди, домашние и дикие животные, птицы), который активно загрязняет микобактериями окружающую среду, за пределами больного организма находится множество других резервуаров. В первую очередь, к ним относятся жилища больных, предметы их обихода, посуда, продукты животного и растительного происхождения, загрязненные МБТ органические и неорганические вещества, почва и др. Однако состояние МБТ, вегетирующих в этих объектах, неизвестно из-за недостаточно разработанной индикации возбудителя в окружающей среде. Между тем, микобактерии туберкулезного комплекса находятся в непрерывном адаптационном движении соответственно с постоянно изменяющимися условиями среды обитания, эволюционируют и совершенствуются благодаря генетическому сходству, спонтанным хромосомным мутациям и их сочетаниям, приобретению чужеродных генов, формированию резистентности к физико-механическим и химическим воздействиям. В силу этих причин генерируется фенотипическое разнообразие МБТ с признаками, отсутствующими в исходной культуре. Выявить такие фенотипы обычными лабораторными методами сложно, даже невозможно.
Цель исследования – проанализировать особенности полиморфизма МБТ, их выживаемость в окружающей среде и рекомендовать способы выявления скрытых резервуаров туберкулезной инфекции.
Материалы и методы исследования
Проведено несколько серий опытов. В первой серии жидкую синтетическую питательную среду Сотона (рН 7,2±0,2), куда были внесены образцы из отходов золотодобычи, содержащие высокие концентрации тяжелых металлов, трехкратно стерилизовали в автоклаве, после чего в нее инокулировали 1 мг коллекционного штамма M. tuberculosis H37Rv и инкубировали в периодическом режиме. После образования на поверхности среды сухой пленки (рост культуры) 0,1 мл культуральной жидкости наносили на липкую ленту, закрепленную на торце объектного столика электронного микроскопа. Во второй серии с помощью объектного столика с липкой лентой на торце проводили отпечатки почвы пастбища на глубине
Результаты исследования и их обсуждение
Многочисленные исследователи ХХ века опытами in vitro и in vivo или при неблагоприятных изменениях параметров окружающей среды показали, что клетки МБТ могут превращаться в длинные и короткие, толстые и тонкие, гомогенные и зернистые палочки, нитевидные, мицелиеподобные и гигантские структуры с колбовидными ответвлениями. Иногда образуют цепочки, зерна, фильтрующиеся и лекарственно-устойчивые формы. При развитии же M. tuberculosis H37Rv на среде Сотона совместно с техногенными образцами, взятыми из отходов золотодобычи, в их популяции отмечено доминирование сферопластов, шаровидных клеток и нитевидных форм с завитком на нижнем полюсе (рис. а, б). Наряду с полиморфизмом у представителей Mycobacterium tuberculosis complex наблюдается высокая выносливость (из-за содержания 25-40% липидов) к факторам внешней среды. Например, по различным оценкам в высохшей мокроте МБТ жизнеспособны в течение 10 месяцев, в той же мокроте, находящейся в темноте, от 1 года до 3 лет, в проточной воде – более года. В зависимости от химического состава и биологического состояния почвы МБТ остаются живыми на ее поверхности 6 месяцев, на глубине 5 см – 27 месяцев, на глубине 10-20 см – 60 месяцев. В почве пастбищ, загрязненных биосубстратами больных туберкулезом животных, M. bovis выживает более 2-х лет, причем, сохраняет вирулентность, тогда как в несменяемой подстилке птичника – около 10 лет. В навозе M. bovis сохраняется 48 месяцев, М. avium – 24 месяца [7]. Чрезвычайно опасны для людей, животных (бродячих собак, кошек и др.) и птиц (голубей, ворон и воробьев) территории противотуберкулезных учреждений и их контейнеры для сбора твердых и жидких отходов, поскольку в их почве и отходах всегда содержатся МБТ.
Наконец, существует так называемый «скрытый резервуар инфекции». Во-первых, он пожизненно находится в каждом практически здоровом, но инфицированном МБТ организме в виде L-форм, полностью или частично лишенных клеточной стенки, содержащей микрокапсулу и факторы вирулентности (липиды с фосфорной фракцией). У L-форм понижен обмен веществ, изменен антигенный состав, утрачена кислото- и спиртоустойчивость, ослаблена вирулентность и степень патогенности для человека и животных. Они обретают устойчивость к большинству противотуберкулезных препаратов, не растут на рутинных питательных средах, не распознаются в мазках световой микроскопией и выявляются биохимическими методами. В 1970 году большим научным открытием были признаны работы Н.А.Шмелева, З.С.Земсковой и И.Р.Дорожковой, доказавших, что L-формы БЦЖ существуют в организме вакцинированных и ревакцинированных детей, подростков и взрослых на протяжении 7-8 лет. Эти формы находятся также в кальцинатах, фиброзно-рубцовых и цирротических участках или неактивных туберкулезных очагах. Бессимптомно и длительно персистируя в организме, L-формы поддерживают определенный уровень противотуберкулезного иммунитета. При исследовании плазмы крови доноров и больных фиброзно-кавернозным туберкулезом легких нами обнаружены сферические или овальной формы образования с четкими ровными контурами диаметром 0,15-0,32 мкм (рис. д, е). Некоторые из них пребывали в фазе деления, что свидетельствует об их жизнеспособности. По морфологии, размерам и способам деления эти образования соответствовали элементарным телам (ЭТ) и их конгломератам, всегда присутствующим в колониях L-форм бактерий. Во-вторых, подобный «резервуар инфекции» постоянно формируется во внешней среде. К концу XX века многие авторы установили, что L-формы МБТ не только выделяются из организма с молоком, мокротой, мочой и фекалиями, но и образуются непосредственно в природных условиях, переходя в дормантное (покоящееся) состояние. Действительно, ЭТ L-форм легко обнаруживаются в почве методом отпечатков (рис. в, г), заодно в техногенных отходах золотодобычи [5]. А это означает, что санировать от них инфицированный организм или объекты окружающей среды является довольно сложной задачей.
Итак, анализ заболеваемости туберкулезом и экспериментальные данные свидетельствуют о том, что ее эпидемиологические вспышки обусловливаются фенотипами МБТ, которые находятся как в окружающей среде и представляют собою срытый резервуар инфекции, причем, возможно с более агрессивными биологическими свойствами, так и в макроорганизме. Неудовлетворительная социально-экологическая ситуация, стрессы, болезни, плохое питание и другие причины в инфицированном МБТ организме могут провоцировать реверсию L-форм в исходный родительский вид с полным восстановлением вирулентности и патогенности, что в конечном итоге приводит к рецидивам или свежим случаям туберкулеза. Если же благоприятствуют условия окружающей среды, то активизируются «покоящиеся» фенотипы МБТ. Именно совмещение этих двух событий индуцирует затяжные подъемы заболеваемости и определяет ее периодичность.
|
|
|
|
а
|
б
|
|
|
|
|
в
|
г
|
|
|
|
|
д
|
е
|
Рис. Сканирующая электронная микроскопия: а – сферопласты, шаровидные клетки и нить M. tuberculosis H37Rv с «завитком» на нижнем полюсе, выросшее в присутствии отходов золотодобычи (×7000); б – шаровидные клетки M. tuberculosis H37Rv, выросшие в присутствии отходов золотодобычи (×1500); в – отмеченные стрелкой ЭТ в почве пастбища (препарат-отпечаток, ×3600); г – ЭТ и их конгломерат в городской почве (×12000); д – ЭТ в плазме крови донора (×5900); е – ЭТ в крови больного фиброзно-кавернозным туберкулезом (×6000).
Выводы
- Подъемы заболеваемости туберкулезом в России и Амурской области проходят циклами продолжительностью 25-30 лет.
- Одной из причин эпидемических циклов туберкулеза являются различные формы изменчивости микобактерий. Это L-формы, которые в ослабленном организме восстанавливаются в родительский вид и индуцируют рецидивы либо свежие случаи туберкулеза, а также дормантные фенотипы МБТ, обитающие в многочисленных объектах природной среды и, возможно, обладающие агрессивными свойствами.
- На современном этапе традиционные фенотипические методы уже малопригодны для выявления микобактерий туберкулезного комплекса. Для изучения скрытых резервуаров инфекции следует широко использовать метод отпечатков, электронную микроскопию, а для идентификации МБТ необходим переход бактериологических лабораторий на молекулярно-генетические методы диагностики, в частности, полимеразную цепную реакцию.
1. Василенко Н.В., Будрицкий А.М. Современные взгляды на генетическое семейство M. Tuberculosis // Вестник ВГМУ. 2014. Т.13, №5. С.16-22.
2. Вишневский Б.И. Лекарственная устойчивость микобактерий туберкулеза. Лекция // Медицинский альянс. 2017. №1. С.29-34.
3. Застенская И.А., Лысенко А.П., Кочубинский В.В., Кочубинский А.В. Влияние интоксикации стойкими органическими загрязнителями и тяжелыми металлами на течение туберкулезной инфекции // Токсикологический вестник. 2014. №3. С.18-21.
4. Катола В.М., Радомская В.И., Радомский С.М., Ракова О.В. Ртутное загрязнение обжитой территории Амурской области и эндемия туберкулеза // Проблемы туберкулеза и болезней легких. 2008. Т.85, №11. С.7-10.
5. Катола В.М. Водный режим отходов золотодобычи, реакция бактерий и плесневых грибов // Материалы IХ междунар. науч. конф. «Системный анализ в медицине». Благовещенск, 2015. С.180-184.
6. Панов Г.В., Андреевская С.Н., Ларионова Е.Е., Цветков А.И., Черноусова Л.Н. Анализ мутаций микобактерий туберкулеза, определяющих их лекарственную устойчивость у больных с нелеченным туберкулезом легких при разном ВИЧ- статусе в Свердловской области // Туберкулез и болезни легких. 2017. Т.95, №2. С.27-32.
7. Прокопьева Н. И. Выживаемость микобактерий туберкулеза в объектах внешней среды и методы их обеззараживания в условиях Крайнего Севера // Успехи современного естествознания. 2004. №10. С.79-80.
8. Умпелева Т.В., Кравченко M.A., Eременко Н.И., Вязовая A.A., Нарвская O.В. Молекулярно-генетическая характеристика штаммов Mycobacterium tuberculosis, циркулирующих на территории Уральского региона России // Инфекция и иммунитет. 2013. Т.3, №1. С.21-28.
9. Чащин В.П., Сюрин С.А., Гудков A.B., Попова О.Н., Воронин А.Ю. Воздействие промышленных загрязнений атмосферного воздуха на организм работников, выполняющих трудовые операции на открытом воздухе в условиях холода // Медицина труда и промышленная экология. 2014. №9 .С.20-26.
