Possible mechanisms of cyclicity and seasonality in the epidemic process


Yakovlev A.A.

Based on the analysis of the data available in the literature and his findings, the author gives an epidemiological assessment of existing judgments of the influence of different factors on the formation of seasonal peaks of morbidity. Emphasis is placed on the correlation between phenomena, such as seasonality and cyclicity, in the epidemic process. The hypothesis that these phenomena are the result of an agreement between microorganisms is substantiated.

Цикличность – один из основополагающих принципов развития мира. Это явление присуще космическим, физико-химическим, общественным процессам. Оно находит отражение в растениеводстве, изменении климата, искусстве и т. д. Цикличность присуща живым и неживым природным объектам и является всеобщей природной закономерностью [1]. В области биологии еще в 1905 г. С.С. Четвериков показал, что популяции организмов флюктуируют во времени. При этом характер, размах, диапазон, а главное – причины колебаний их численности могут быть различными [2]. Многие из ритмов так или иначе связаны с воздействием космических сил, в частности лунно-солнечных приливов и вариаций солнечной активности. Об их влиянии замечательно написал в своих трудах основоположник космического естествознания А.Л. Чижевский: «За огромный промежуток времени воздействия космических сил на Землю утвердились определенные циклы явлений, правильно и периодически повторяющиеся как в пространстве, так и во времени. Начиная с круговорота атмосферы, углекислоты, океанов, суточной, годовой и многолетней периодичности в физико-химической жизни Земли и кончая сопутствующими этим процессам изменениями в органическом мире, мы всюду находим циклические процессы, являющиеся результатом воздействия космических сил. …В этом бесконечном числе разной величины подъемов и падений сказывается биение общемирового пульса, великая динамика природы, различные части которой созвучно резонируют одна с другой» [3]. Влияние космо-теллурических явлений на паразитарную систему – биологическую основу эпидемического процесса (ЭП) – отмечено и в трудах современных исследователей [4–6]. Тем не менее, причины цикличности, видимо, различны. Применительно к динамике инфекционной заболеваемости ученые выделяют возможное влияние на нее как внешних (космо-теллурических), так и внутренних причин, определяющих саморегуляцию паразитарных систем [7]. Однако современные данные многолетнего эпидемиологического мониторинга за большинством инфекций пока не позволяют достоверно судить о влиянии космо-теллурических явлений на динамику ЭП [8]. Кроме того, существенным возражением, по нашему мнению, служит и то обстоятельство, что эти явления, в частности солнечная активность, одновременно воздействуют на паразитарную систему самых разных инфекций, однако цикличность при различных нозоформах, как правило, не совпадает.

Наиболее обстоятельные и глубокие исследования по изучению динамики ЭП были проведены В.Н. Ягодинским [9]. По его мнению, «динамика ЭП – многодоминантная система, изменения которой определяются взаимодействием социальных и природных условий в приложении к его биологическим звеньям – состоянию макроорганизма, возбудителя и интенсивности механизма передачи». В частности, им выявлено единство структуры цикличности при заболеваниях с различным механизмом передачи возбудителя, свидетельствующее о единой причине их возникновения. Многолетние циклы ЭП образуются обычно за счет изменений продолжительности и амплитуды сезонных подъемов, поэтому многолетняя цикличность во многом оказывается следствием сезонности заболеваний. Таким образом, подъем заболеваемости в многолетней динамике является отражением активности факторов, влияющих на сезонность той или иной инфекции. Однако роль отдельных факторов до сих пор не ясна.

В этой связи на модели изучаемых нами [10] респираторных стрептококковых инфекций (скарлатина, ангина) была проведена дифференциальная эпидемиологическая диагностика факторов, которые, по данным разных исследователей, потенциально способны влиять на формирование сезонного подъема. Некоторые авторы считают, что решающее значение в формировании сезонных подъемов заболеваемости имеют климатогеографические факторы [11]. Однако несмотря на существенные различия климатических и других природных условий, годовая динамика заболеваемости респираторной стрептококковой инфекцией (РСИ) в разных регионах весьма схожа и имеет типичные весенние и осенне-зимние подъемы [12]. Опровергая это предположение, авторы [13] утверждают, что главная причина – в «перемешивании» коллективов. Так, в относительно изолированном коллективе двукратное в течение года обновление значительного числа учащихся по времени совпадало с максимумом заболеваемости.

Исследования, проведенные нами во Всероссийском детском оздоровительном центре «Океан», куда приезжают дети из различных регионов нашей страны и из-за рубежа и где коллектив практически полностью обновляется при каждом новом заезде, показали, что годовая динамика заболеваемости и ангиной, и скарлатиной имела характерную двухволновую конфигурацию, отражающую рост заболеваемости в весенний и осенний периоды. Важно подчеркнуть, что она была близка к годовой динамике заболеваемости РСИ в другом детском оздоровительном центре аналогичного типа «Орленок», расположенном на юге страны[14].

Как свидетельствуют и другие авторы [15], в коллективах, в которых в течение года состав обновлялся равномерно, заболеваемость ангиной в осенне-зимний период была, тем не менее, самой высокой.

Следует заметить, что в качестве примера действия фактора «перемешивания» как причины сезонного подъема заболеваемости рассматривается и начало занятий в школах страны в осенний и зимний периоды года [16]. Однако оценивая годовую динамику заболеваемости скарлатиной за несколько лет среди детского населения Владивостока, мы, как и другие авторы [9, 17], нередко регистрировали ее сезонное нарастание в августе, т.е. задолго до формирования школьных коллективов. Сезонные обострения и других воздушно-капельных инфекций могут приходиться на летний период [9]. Более того, в допрививочный период, по данным В.Н. Ягодинского, каков бы ни был сезонный подъем заболеваемости корью, он прекращался к сентябрю. Это позволило автору говорить не только о провоцирующих, но и тормозящих факторах сезонности. Кстати, на это указывал еще К. Сталлибрасс: «В Ливерпуле способность к распространению скарлатины и дифтерии начинает нарастать в июне и июле, т. е. когда начальные школы закрыты, продолжает подниматься в течение августа и начинает падать задолго до зимних школьных каникул. Не удается установить никакой связи между быстрым нарастанием способности их к распространению и школьными занятиями или каникулами». И далее: «…летом и ранней осенью мы имеем какое-то глубокое влияние, действующее подавляющим образом на корь и грипп» [18]. Подобные сомнения звучат и в работе Г.И. Гришановой [19], которая считает, что «...подъем заболеваемости воздушно-капельными инфекциями среди детей из детских учреждений в зимне-весенний период, когда не происходит никаких изменений в жизни коллективов, нельзя объяснить влиянием форм общения людей по сезонам года. С этим социальным фактором, – продолжает автор, – нельзя связать зимне-весеннее увеличение заболеваемости среди детей, воспитываемых в домашних условиях». По мнению А.А. Дегтярева [20], социальные факторы вообще не могут обеспечить периодичность в развитии ЭП, а важнейшее значение имеет изменение биологических свойств возбудителя.

Некоторые исследователи склонны считать, что определенное влияние на динамику инфекционной заболеваемости населения оказывают биоритмические колебания не только биологической активности возбудителя, но и естественной резистентности и иммунологической реактивности организма в различные сезоны года [5, 21]. В частности, изменения естественной резистентности организма в зависимости от сезонов года изучали многие исследователи [5, 22]. Однако влияние этих изменений на степень восприимчивости популяции населения не бесспорно. Во-первых, подъем заболеваемости у ряда воздушно-капельных инфекций приходится на осень. В этот период, по справедливому замечанию Ю.Г. Иванникова с соавт. [23],состояние иммунитета после летнего отдыха людей и максимального потребления витаминов достаточно высоко. Во-вторых, при снижении степени восприимчивости населения в образовавшуюся нишу должны были устремиться не только воздушно-капельные, но и прочие инфекции. Поэтому, даже учитывая различия в инкубационных периодах, в возможности реализации механизма передачи тех или иных инфекционных агентов, сезонность при многих инфекционных заболеваниях была бы однотипной.

Как показали исследования Г.И. Гришановой [19], в различные сезоны года в детских коллективах условия для распространения инфекции при ее заносе неравноценны. Так, при скарлатине они наиболее благоприятны для инфекта в осенне-зимний и весенний периоды. По данным С.Л. Колпакова с соавт. [24], в условиях частичного обновления крупного детского коллектива, при заносе эпидемического варианта возбудителя респираторного стрептококкоза или при его непосредственном формировании в этом коллективе только в соответствующий сезонный период создаются условия для возникновения вспышечной заболеваемости. По мнению авторов, это свидетельствует о различии свойств циркулирующих клонов возбудителя. Проводимые нами исследования по изучению динамики заболеваемости ангинами моряков и рыбаков в ходе длительного рейса показали, что при действии любых факторов на формирование внутрирейсовых подъемов заболеваемости она приобретала характер вспышки, как правило, только при совпадении со стимулирующим действием сезонного фактора. К тому же годовая динамика заболеваемости РСИ моряков в рейсе и на берегу была довольно похожей, отличаясь лишь интенсивностью весеннего и осеннего подъемов (рис. 1).

Рисунок 1

Таким образом, остается думать, что на протяжении определенного временного периода из меняется биологическая активность возбудителя. Однако неясно, чем обусловлено существенное превышение продолжительности и амплитуды сезонных подъемов в определенные временные периоды, приводящее к формированию цикличности в многолетней динамике. Являются ли эти изменения результатом внешних или внутренних регуляторных влияний [25], в частности, следствием реализации генетического кода популяции микроорганизмов? Между тем такое поведение микроорганизмов вполне закономерно. Известно, что ни одна из фаз ЭП не дает возбудителю возможности сохраняться как виду [13]. Их чередование, постоянная смена одного вида возбудителя другим позволяют адаптироваться, проявить патогенность и существовать каждому из них, поскольку микроорганизмам необходимо экономно использовать человеческую популяцию [26, 27]. По справедливому замечанию Г.П. Надарая, «...есть всеобщая согласованная закономерность совместного распространения инфекций, и она – атрибут их далекого эволюционного прошлого» [17]. Следовательно, у какого возбудителя, когда и на какое время должна измениться биологическая активность и, соответственно, увеличиться численность популяции, проявляющаяся в ЭП цикличностью, – это результат «договоренности» между микроорганизмами?! В частности, Е.И. Болотин считает, что «…антропонозные инфекции, по существу, формируют антропоэкологические системы, центральным элементом которых выступает человек. Эти системы являются чрезвычайно сложными, разнообразными и самоорганизующимися комплексами, для которых свойственны процессы адаптации. Их размеры изменяются в широком диапазоне – от индивидуальной микросистемы, образуемой отдельным человеком, до глобальной макросистемы, включающей все население Земли. При этом все сферы существования микроорганизмов имеют коммуникационные связи, в том числе и обеспечивающие движение между ними генетической информации» [28]. Созвучно этому и мнение В.Д. Белякова с соавт., считающих, что «… движение информации как в вертикальном, так и горизонтальном направлении, за счет закрепления программ изменчивости индуцированных реакций и переноса генов, позволяет популяции микроорганизмов выступать как интегрированное целое, аналогично гигантскому многоклеточному организму» [13]. Мы показали возможное влияние на указанные процессы складывающихся в биоценозе интеграционно-конкурентных взаимоотношений (межвидовых и внутривидовых), что и обусловливает саморегуляцию микроорганизмов в рамках тех или иных биоценозов (антропоэкологических систем) [29, 30]. В настоящее время наличие информационной связи между микроорганизмами сомнений не вызывает [31]. Однако неясно, каковы пространственные границы этих связей? Вполне доказана такая возможность на уровне отдельного макроорганизма. А насколько и каким образом осуществляются и осуществляются ли связи на локальном, региональном и тем более глобальном уровне ЭП? Пока об этом можно говорить только гипотетически. Впрочем, ученые из Массачусетского технологического института (США) считают, что в «глобальном мире» уже давно живут бактерии, а обмен генами между ними можно сравнить с всемирной сетью, внутри которой постоянно циркулирует важная генетическая информация [32]. Вероятность таких связей на глобальном уровне ЭП прослеживается при оценке цикличности при отдельных инфекциях, когда практически одновременно («как по мановению дирижерской палочки» [33]) происходит активизация ЭП и подъем заболеваемости теми или иными инфекциями на разных и далеко друг от друга отстоящих территориях [9, 28]. В связи с этим отметим, что проведенный нами анализ многолетней динамики заболеваемости РСИ моряков, выявленной в ходе длительных рейсов в различных районах Мирового океана и на берегу, показал, что линии ее многолетней тенденции оказались практически синхронными (рис. 2).

Рисунок 2

Поэтому представляется весьма логичным определение эпидемиологии, данное В.И. Власовым: «Эпидемиология – наука о законах совместного движения биологически заразной живой материи, энергии, информации в пространстве, времени, населении, осуществляемого по единым организационным схемам ее воспроизводства с целью сохранения в природе паразитических видов живого вещества во всем многообразии его форм и функций» [34]. Суммируя вышеизложенное, можно думать, что более выраженные подъемы заболеваемости, формирующие цикличность и реализующиеся вследствие изменения биологической активности возбудителя, возникают при получении им сигнала о том, что существует возможность такой реализации (образно говоря, сытые приглашают голодных к трапезе).

Таким образом, приведенные материалы позволяют нам согласиться с точкой зрения В.Д. Белякова с соавт.: «Не будет вульгаризацией считать, что микроорганизмы, живущие в человеческих коллективах, сами создали себе сезонные и циклические колебания инфицированности» [35]. Развивая мысль авторов, можно думать, что микроорганизмы сформировали своего рода некую периодическую систему, в соответствии с которой каждый вид и реализует свой эпидемический потенциал. Все это обусловлено «...эволюционной мудростью природы, способствующей наиболее рациональному использованию иммунного потенциала населения с целью сохранения как непосредственно хозяина, так и паразита» [17].


About the Autors


Prof. Yakovlev Anatoly Aleksandrovich, MD; Department of Epidemiology and Military Epidemiology, Vladivostok State Medical University, Ministry of Health and Social Development of Russia
Address: 2, Ostryakov Prospect, Vladivostok 690050
Telephone: (8-423)244-63-53
E-mail: yakovlev-epid@yandex.ru


Similar Articles


Бионика Медиа