Автореферат и диссертация по медицине (14.00.30) на тему:Неоднородность популяции Шигелл Флекснера и ее роль в развитии эпидемического процесса дизентерии в войсках

1-9 а 3

НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ ВОЕННОЙ Л\ЕДИЦИНЫ МО РФ

На правах рукописи

волков

Андрей Викторович

НЕОДНОРОДНОСТЬ ♦ ПОПУЛЯЦИИ ШИГЕЛЛ ФЛЕКСНЕРА И ЕЕ РОЛЬ В РАЗВИТИИ ЭПИДЕМИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА ДИЗЕНТЕРИИ В ВОЙСКАХ

14.00.30 — эпидемиология

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата медицинских наук

САНКТ-ПЕТЕРБУРГ 1902

(•'«И < V ' " ^ \ .

! «>■

-Работа выполнена в Военно-медицинской академии имени С. М. Кирова и Научно-исследовательском институте эпидемиолопии и микробиологии имени Н. Ф. Гамалеи АМН РФ.

Н а у ч и ы е р у к о водите л я:

кандидат медицинских «а у к доцент Корольков В. Ф.,

доктор медицинских наук профессор Бонда реп ко В. М.

О ф « ц и а л ь н-Ы е оппонент ы:

действительный член АЕН РФ доктор медицинских наук профессор Р. X. Яфаев,

член-корреспондент АЕН РФ доктор медицинских «аук профессор В. В. Тец.

Ведущее учреждение: Санкт-Петербургский научно-исследовательский институт эпидемиологии и микробиологии имени Л. Пастора.

Защита состоится / О* л^ 1993 года

в часов .на заседании специализированного совета Д 106,05.01 при

научно-1?сследовагельсксм институте военной медицины МО РФ по адресу: 195043, Санкт-Петербург, ул. Лесопарковая, 4.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке НИИ военной медицины МО РФ.

Асторэфера? разослан 'СО 19917 г.

Ученый секретарь специализированного совета доктор медицинских наук .профессор

Р. Б, Гольднн

Посвяпается 100-летию открытия возбудителя дизентерии профессором Санкт-Петербургской иедико-хирургической академии Григорьевым А. Е

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность исследования. Шигеллезы широко распространены в настоящее время, несмотря на совершенствование методов их профилактики и лечения, и является одной из вахных проблем здравоохранения во всем мире [Memorandum from WHO meeting, 1986]. Актуальны они и для ВС. Несмотря на снижение заболеваемости с 4,82. (1982) до 1,6£. (1990), уровень ее остается высоким. В ряде ок-. ругов он в 1,6 - 2,2 раза превышает средний по ВС. В структуре ОКИ доля шигеллезов составляет 31,4 - 46,П. В войсках ведущее место среди них занимает шигеллез Флекснера [Перепелкин В. С., Хохлов Д. Т., 1986). В 1690 году его доля в среднем по ВС достигала 81,82 [Информационное....... 199П.

Среди причин недостаточной эффективности профилактики дизентерии важное место отводится как организационным сложностям реализации санитарно-гигиенических и противоэпидемических мероприятий, так и недостаточной обоснованности планируемых мероприятий результатами санитарно-эпидемиологического надзора. Кроме того, совершенствование системы мероприятий по профилактике дизентерии сдерживается тем, что до сих пор закономерности эпидемиологии этой инфекции не получили всестороннего объяснения с позиций те-, t ории саморегуляции эпидемического процесса. И если шигеллез Зон-не с этих позиций начал рассматриваться [ НЬпиро М. И., Дегтярев A.A., 1990], то механизмы саморегуляции эпидемического процесса шигеллеза Флекснера пока не обсувдались.

В литературе все еще доминируют представления о том, что- в ходе эпидемического процесса возбудители дизентерии нз претерпевают существенных изменений, в том числе и по вирулентности [Ьо- '

лодовников Ю. IL , 1984. 1988, 1991; Рындич A.A. с соавт. , 1984; Вассер IIP. с соавт., 1990; Белькова Е. И. с соавт., 19911. Bio же время, накоплены значительные материалы о неоднородности популяций шигелл и об изменчивости .биологических свойств возбудителя. Однако обобщения о роли популяционной неоднородности ии-гелл в развитии эпидемического процесса, возможных механизмах, поддерадвающих и воспроизводящих эту неоднородность, пока не сделаны.

Цель работы состояла в оценке ¡значения неоднородности 'популяции шигелл Флекснера в развитии эпидемического процесса дизентерии р воинских коллективах на основе изучения биологических и генетических характеристик циркулирующих в коллективах штаммов,

Задачи исследования:

1. Анализ особенностей проявления эпидемического процесса дизентерии Флекснера в воинских коллективах.

2. Изучение биологических свойств штаммов возбудителя, выделенных на разных фазах эпидемического процесса.

3. Сравнение генетических характеристик шигелл,■выделенных от различных категорий источника инфекции.

4. Оценка неоднородности популяции шигелл и ее значения в развитии эпидемического процесса дизентерии Флекснера.

Научная новизна ' Работа являете« первым исследованием по комплексной оценке свяви .эпидемиологических, микробиологических и молекулярно-генетических параметров, характеризующих эпидемический процесс при дизентерии Флекснера в воинских коллективах. На основе нового теоретического подхода изучены эпидемиологические особенности шигеллеза Флекснера в войска^ и установлена роль неоднородности популяции возбудителя по биологическим свойствам, в том числе по вирулентности и генетическим характеристикам в развитии эпидемического процесса. Впервые понизана относительная автономность механизмов преобразования возбудите^ дизентерии Флекснера по антигенной структуре; антибиотикоре-

зистентности и вирулентности, а таюте роль внутреннего резервуара возбудителя в воинских коллективах и продемонстрировано «локальное родство штаммов 3. Пехпеп, циркулирующих в коллективах на разных фазах эпидемического процесса одного эпидемиологического года. Впервые изучена динамика изменений плазмидного состава Б. Пехпег! в ходе развития эпидемического процесса и установлена циркуляция возбудителя дизентерии Флекснера с собственной плазмидой инвазивности с молекулярной массой ЮО № Установлен механизм постэпидемического сохранения вирулентности возбудителя. Обоснован.:, гипотеза о "плазмидной эпидемии" среди шигелл, как механизме становления эпидемического варианта возбудителя в период, предшествующий подъему заболеваемости дизентерией.

Практическая ценность. Предложенное в -работе комплексное слежение за биологическими свойствами и генетическими характеристиками штаммов возбудителя дизентерии Флекснера с оценкой прогностической значимости отдельных признаков мотет быть использовано для диагностики особенностей (азового развития эпидемического процесса дизентерии Флекснера в конкретной обстановке с целью проведения адекватных организационных, лечебно-профилактических и противоэпидемических мероприятий.

Основные положения диссертации, выносимые на защиту:

I. базовое развитие эпидемического процесса шигеллеза Флекснера связано с действием молекулярно-биологических механизмов преобразования популяции возбудителя по антигенной структуре и основным биологическим и генетическим признакам, которые вместе с постоянными изменениями иммунологической структуры коллективов и периодическими изменениями активности механизма передачи возбудителя и определяют особенности его проявлений.

' 2. На разных фазах эпидемического процесса шигеллеза Флекснера преобразования популяций возбудителя по антигенной структуре, антибиотикорезистентности и вирулентности в разных

. Г-

коллективах и территориально обособленных группах населения происходят относительно автономно.

3. Постэпидемическое сохранение вирулентности у Б. Пехпег! обеспечивается за счет сохранения преимущественно плазмидных детерминант патогеиности и их,' неыеняюфйся экспрессии, а такмэ проявления в иаолятах этого периода предполагаемых детерминант, связанных с иммуносупрессивностыо шигелл.

4. Б предсезонный период (фаза эпидемического преобразования) в популяции циркулирующих 'нигелл происходит перестройка плазмидного состава Б. Пехпег! по типу "пдазыцдной эпидемии".

5. Выявленная плазмида Б. ПехпеП рБРЮО связана с реализацией патогенного потенциала возбудителем дизентерии Флекснера и способна с помощью мобилизации собственные конъюгативными плаз-шдами антибиотикорезистентности к переносу в составе коинтегра-та плазмид.

Апробация работы. Материалы диссертации долоаены на XXV юбилейной научной конференции профессорско-преподавательского состава "Совершенствование подготовки военных врачей и медицинского обеспечения войск и сил флота" (Горький, 1990), на XI научной конференции молодых ученых и специалистов академии (Ленинград, 1990), на Всесоюзной конференции "Профилактическая медицина. Состояние и перспективы" (Ленинград, 1991).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 11 печатных работ.

Внедрение результатов работа При выполнении диссертационных исследований были утверждены 14 рационализаторских предложений. Получено положительное решение по заявке на изобретение "Способ мониторинга 8а вирулентностью популяции шигелл Флекснера" - N 4934187 (приоритет от ОБ. V. 1991 г., решение от 26. XI. 1991 г.).

Основные результаты исследования внедрены в учебную и экспериментальную работу кафедры эпидемиологии ВМздА им. С. 1£ Кирова.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, 3 глав собственных исследований, заключения, выводов и списка литературы. Работа изложена на 234 страницах машинописного текста, иллюстрирована 24 рисунками, 24 таблицами. Библиографический указатель диссертации содержит 129 отечественных и 9? зарубежных источников литературы.

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ.

Исследование проведено в воинских коллективах, дислоцированных в кшгой части Казахстана, с общей численностью более 10 ООО человек. В наблюдавшихся частях уровень заболеваемости дизентерией Флекснера в 1980-1989гг составлял в среднем 10,4%., что соответствовало показателю по ВС. Однако в отдельные годы он был в 1,5 и более раз выше,

В многолетней динамике показателей не ' выявляется значимой тенденции в изменениях уровня заболеваемости.- Периодические подъемы заболеваемости наблюдались через 3-4 года, что соответствует периодичности эпидемического процесса при дизентерии и на других территориях страны [Беляков В. Д. с соавт. , 1981]. Всего в анализируемый. период выявляется 3 неполных эпидемических цикла. В годы подъемов заболеваемость увеличивается по сравнения с межэпидемическими годами в 2-3 раза (Р>0,999).

Эпидемиологический год включает две сезонные эпидемии. ' №>щ-ная летне-осенняя эпидемия, которая начинается, как правило, в первой неделе июня, редко - в последней неделе мая, пстигает максимума в ише и заканчивается в октябре как в годы высокой, так и низкой заболеваемости. Вторая эпидемия, незначительная по интенсивности, отмечается в январе-феврале в годы низкой заболеваемости, и в январе-марте в годы высокой заболеваемости ОД. .

Различия между эпидемическими и межэпидемическими годами практически исчерпываются разной интенсивностью летне-осенней сезонной эпидемии. При этом они максимальны в июле-августе (Р>0,999) и умеренны в сентябре (Р>0,999) - октябре (Р>0,95). ' В 2-9 йИ.!3*</

период вимией эпидемии различия (Р>0,95) в заболеваемости ОД выявляются в марте, когда в годы с нивкой интенсивностью эпидемического процесса заболеваемость ОД не превышает межсезонного уровня. Фкаэатель заболеваемости в июле является критическим для общей ваболеваемости дизентерией и по его соотношению со среднемноголетним уровнем можно сделать вывод о принадлежности отдельного года к эпидемическим или межэпидемическим годам. Особо следует отметить весьма близкие показатели ваболеваемости в межсеаонный период (апрель-май, ноябрь-декабрь), а также примерно постоянную во все годы интенсивность вимне-весенней сеэоннрй эпидемии.

Количественные оценки закономерностей годовой динамики при ее дифференциации по формам проявления эпидемического процесса по методике А. А. Дегтярева (1982) выявляют достаточное постоянство уровня ваболеваемости в межсезонные периоды в разные по интенсивности эпидемического процесса годы (Р>0,95).

Отсутствие значимой тенденции в изменениях уровня ваболеваемости, устойчивая выраженная периодичность ее колебаний, достаточное постоянство уровня ваболеваемости в межзпидемические периоды разных типов лет указывают на относитеадую стабильность условий, поддерживающих уровень эндемии дизентерии в изучаемых воинских коллективах.

При анализе динамики распределения вспышек по месяцам установлено их закономерное учащзние в период летне-осенней сезонной эпидемии. В годы периодических подъемов ваболеваемости вспышки чаще возникали и в другие месяцы. Последний факт свидетельствует о сохранения возбудителя и его эпидемических потенций в межсезонный период.

80,зарегистрированной забоеваемости 09 в изучаемых частях дали военнослужащие первого года службы. При. этом из общего числа больных в межэпидемические годы 76,5%, а в эпидемические -80,2% составили заболевшие в первые три месяца'после прибытия в

коллективы. Наиболее интенсивно молодое пополнение поражается в период летне-осенней сезонной эпидемии. В этот период формируется до 70-76% всей заболеваемости новобранцев. Пополнение осеннего призыва поражается в первые три месяца значительно меньше. На него приходится всего 6,5-9% от заболеваемости новобранцев в начальный период службы. Выявленные соотношения однозначно указывают на определяющую роль внутреннего резервуара возбудителя в воинских коллективах.

Для оценки значимости пищевого и водного путей передачи возбудителей дизентерии исследовали связь уровня заболеваемости с показателями, косвенно характеризующими вероятность контаминации пищи и воды шигеллами по материалам СЭО гарнизона за 1987-1990 гг.. При этом учитывали и неоднородность шигелл, выделенных от работников питания, по антигеной структуре,' которую оценивали по соотношению числа сероваров возбудителя к абсолютному числу культур, выделенных в течение "месяца от работников питания.

Установлено, что высеваемость шигелл от работников- питания в месяцы летне-осенней эпидемии возрастает по сравнению с межсезонным периодом в 16,5 раза (Р>0,999), а на фоне зимне-весенней - в 7,5 раз (Р>0,999). Эти соотношения, а также различия в высе-ваемости шигелл от обследуемых в периоды двух сезонных подъемов (в 2,2 раза, Г^О.^ЭЭ) указывают на то, что степень инфицирован-ности работников питания носит выраженный сезонный характер и существенно колеблется, хотя и остается постоянно высокой.

Высокая инфицированность работников питания в периоды сезонных подъемов заболеваемости существенно повышает риск заражений в коллективах в связи с постоянно значительной фекальной загрязненностью их рук, а также столового, кухонного инвентаря и посуды. За период наблюдения около 19X бактериологических смывов на 'объектах питания не соответствовали нормам. Фекальная загязнен-ность на.объектах питания заметно увеличивалась в летние *месяцы (Р>0,999).

Й*

Качество водопроводной воды в наблюдаемых частях по бактериологическим показателям было неудовлетворительным постоянно и особенно ухудшалось в период летне-осенней эпидемии (в 2-2,6 раза, Р-0,999). Этому способствует существенное уменьшение дебита водоисточника летом, что при постоянном сбросе сточных вод в о. Балхаш без достаточной очистки приводит к увеличению фекальной загрязненности воды в местах водозабора.

Рост ваболеваемости в периоды сезонных эпидемий, особенно летних, сопровождается явными признаками циркуляции среди работников питания ведущих эпидемических вариантов возбудителя,

При корреляционном анализе показателей заболеваемости ОД и факторов риска заражения с учетом степени популяционной неоднородности шигелл по антигенной структуре выявлена прямая умеренная связь числа заболеваний с частотой высеваемости шигелл от работников питания (XI) (г*0,б35, Р>0,999) и долей бактериологических смывов на объектах питания, несоответствующих нормам (Х2) (г-0,417, Р>0,99). В то же время, била,установлен^ сильная прямая свявь заболеваемости.ОД с величиной, обратнопропорциодальной степени гетерогенности популяции шигелл, выделенных от работников питания (Х6) (г-0,854, Р>0,999),

Для периодов сезонных подъемов показана достоверная связь уровня заболеваемости ОД с частотой высеваемости возбудителей от работников питания и степенью неоднородности циркулирующих среди них шигелл. В межсезонный период умеренное влияние, на заболеваемость оказывала и частота проб водопроводной воды, несоответствующих нормам по бактериологическим показателям (г-0,492; Р>0,95).

При множественном регрессионном анализе получено уравнение! У- 4,632X1 + 0,097X2 + 6,842X6, которое описывает 80,13% вариабельности уровня заболеваемости дизентерией (F-38,81; Р>0,999), Наиболее информативной переменной при этом оказалась величина, отражающая степень гетерогенности циркулирующих шигелл по анти-

генным вариантам (г-0,729), что позволяет ставить вопрос о наличии причинно-следственной связи между заболеваемостью и биологическими свойствами возбудителя.

Несогласные с положением о роли в развитии сезонного подъема формирования эпидемического штамма могут связывать снижение гетерогенности возбудителя с увеличением заболеваемости и, следовательно, количеством выделяемых культур. Но в нашем случае рассматривались данные только о бессимптомном носительстве среди работников питания.

Таким образом, тми установлено, что пищевой путь передачи возбудителей поддерживает в частях гарнизона сезонную, и как итог, годовую заболеваемость дизентерией. При этом ведущим фактором развития эпидемического процесса являются изменения степени неоднородности популяции нигелл, циркулирующих среди работников питания, по антигенной структуре. Они лежат.в основе изменений в соотношении антигенных вариантов и появлении доминирующих клонов определенных сероваров возбудителя.

Антигенная структура популяции шигелл существенно меняется

о

на протяжении эпидемиоло1лческого года -51,4; коэф.сопряженности С-0,61; Р>0,999). В предсезонный период на фоне выделения доминировавших в' предшеств5"ощей . эпидемии и невыделявшихсЯ в межсезонный период серовариантов происходит селекция другого ведущего антигенного.варианта возбудителя, что сопровождается существенными сдвигами в манифестности инфекции =4,06; С-0,37; Р>0,95).

В предэпидемический период наблюдается рост абсолютного числа серовариантов и уменьшение неоднородности популяции циркулирующего возбудителя, т.е. селекция эпидемического штамма. И чем меньше выражена неоднородность популяции по антигенной структуре, тем выше заболеваемость ОД в период сезонного подъема (г=—0,81-, Р>0,99). 'Формирование ревервационного клона возбудителя начинается в конце эпидемического периода на основе его доми-

- 10 -

пирующего ангигеного варианта

Фазовые изменения имеют место и в структуре популяции шигелл по антибиотикорезистентности. Однако, механизмы формирования эпидемического варианта возбудителя по антигенной структуре и антибиотикорезистентности принципиально различаются.

В фазу эпидемического распространения и начала резервацион-ных преобразований популяция возбудителя вне зависимости от антигенной структуры характеризуется одинаковым набором генетических детерминант антибиотикорезистентности, отличающимся по их фенотипической экспрессии. Это указывает на то, что становление резервационного варианта отражается на фенотипической экспрессии детерминант антибиотикорезистентности без структурных изменений плавмидной ДНК.

Степень неоднородности шигелл по антибиотикорезистентности столь же тесно, как и неоднородности по антигенной структуре, коррелирует с уровнем заболеваемости ОД в сезонный период (Г—0,78; Р>0,99).

Формирование фенотипа доминирующего антибиотиковара в фазе эпидемического преобразования возбудителя на две недели опережает становление доминирующего антигенного варианта. Выщепление доминирующего антигенного варианта возбудителя при сохранении доминирующего фенотипа антибиотикорезистентности, большая потенция иэолятов фазы эпидемического преобразования к обмену детерминантами антибиотикорезистентности (1>8,02; Р>0,999) позволяют предположить наличие в фазе эпидемического преобразования широкого обмена генетическими детерминантами антибиотикорезистентности среди клонов по типу "плазмидной эпидемии".

Изученные нами штаммы Б. Пехпег! обладали разными наборами плазмид, отличающимися как по количеству плазмидных групп, так и по мол. массе плазмид. При этом, по данным плазмидной дактилоскопии изолятов, в эпидемический период попу-.лция плазмид относительно гомогенна. На ее основе и идет резервационное преобразо-

- и -

вание возбудителя. В межэпидемический период популяция возбудителя становится более неоднородной по наличию плазмид, но сохраняет основной плаэмидный потенциал (своеобразный общий пул генетической информации) периода эпидемического распространения. Активизация эпидемического процесса в межэпидемический период сопровождается снижением внутрипопуляционной неоднородности возбудителя по набору плазмид и распространением относительно однородного плазмидного варианта.

Большинство изученных шигелл (68,3-75,5Х) во все фазы эпидемического процесса, обладали резистентностью к одному-двум коли-цинопродуцентам. В то же время выявлялись штаммы, резистентные или умереннорезистентные и ко многим колицинам. Смена фаз Эпидемического процесса сопровождается изменениями в колициноре-зистентности, которая, по-видимому, зависит-от конкурентно-экологических взаимоотношений шигелл с другими бактериями, обитающими в кишечнике хозяина. В эпидемический период колициноре-зистентность шигелл снижалась, очевидно в связи с уменьшением эффекта селективного давления со стороны микрофлоры кишечника при активизации циркуляции возбудителя.

Установлена высокая чувствительность шигелл Флекснера (около 90 X исследованных штаммов) к определенным микроцинам, что позволяет рассматривать этот признак как перспективный для дополнительного эпидемиологического маркирования возбудителя.

Таким образом, на протяжении эпидемиологического года в структуре популяции шигелл Флекснера имеют место фазовые- преобразования, стумулируемые изменяющейся иммунологической структурой коллективов и активностью механизма передачи, как это установлено и для шигелл Зонне [Шапиро М. И. с соавт. ,1986; Беляков В.Д. с соавт., 1989]. Активизация эпидемического процесса дизентерии Флекснера в фазе эпидемического преобразования сопровождается, несмотря на рост абсолютного количества вариантов, снижением неоднородности популяции возбудителя, т.е. формированием

эпидемического штамма по признакам отношения с биологическим хозяином - антигенной структуре и антибиотикореэистентности. Нарастающий коллективный иммунитет и снижение активности механизма передачи генерируют нарастание неоднородности популяции возбудителя при сохранении его основной генетической информации, важной для выживания вида.

Поскольку степень неоднородности популяции возбудителе выступает в качестве одного из ведущих факторов в механизме развития эпидемического процесса дизентерии Флекснера, мы предлагаем использовать показатели, отражающие неоднородность популяции шигелл по антигенной структуре и антибиотикореэистентности . при зпиднадэоре за данной инфекцией. Мониторинг этих биологических признаков должен осуществляться при еженедельных бактериологических обследованиях индикаторных групп личного состава (работники питания, постоянный кухонный наряд и т.п.), определяемых в конкретных условиях с учетом территорий и групп риска формирования эпидемических вариантов возбудителя.

Полученные данные о антигенной структуре штаммов 5. Пехпег1. циркулирующих на разных фазах эпидемического процесса, начале бактериологического выделения шигелл после ( июгомесячного "отсутствия" с серовариантов, имевших эпидеиачисюм распространение в период предшествующего сезонного подъема, а также иден^ тичность возбудителей на разных фазах по антибиотикореэистентности и ее генетическим, детерминантам, биовару, отношению к колицинам и микроцинам, профилю плазмидной ДНК) свидетельствуют об их клональном родстве. Это в свою очередь указывает на определяющую роль внутреннего резервуара инфекции и относительную автономность развития эпидемического процесса дизентерии Флекснера в воинских коллективах и других террриториаль^о и организационно ограниченных группах населения.

Идентичность возбудителей, циркулирующих ореди разных категорий источника инфекции при дизентерии Флекснера в организован-

ных коллективах, по всем использованным эпидемиологическим маркерам, указывает как на синхронность процессов, происходящих в этих субпопуляциях, так и на возможную более высокую эпидемиологическую значимость источников возбудителя инфекции среди явно недостаточно обследуемых "здоровых носителей" ив числа работников питания и лиц к ним приравненных.

Несмотря на то, что инвазивность шигелл специфически опреде-^ ляется крупными (120-140 ВД) плазмидами, в литературе отсутствуют данные о профиле плазмидной ДНК штаммов, изолируемых в различные фазы эпидемического процесса дизентерии, а также от различных категорий источника инфекции.

При исследовании штаммов, выделенных на протяжении эпидемиологического года по С. 1.Кас1о еЬ а1 (1981), нами установлено, что по доле несущих крупную,плазмиду, связанную с реализацией патогенного потенциала возбудетелем, изоляты изученных фаз эпидеми-

2

ческого процесса не отличаются (.^ -1,08; Р<0,95). Не обнаружено и отличия в частоте встречаемости плазмидных (рБР ) и бесплаз-мидных (рБР ) штаммов среди изолятов шигелл, полученных от различных категорий источника инфекции на разных фазах . эпидеми-2

ческого процесса -0,07; Р<0,95). По-видимому, различия в вирулентности возбудителя, циркулирующего на рааных фазах эпидемического процесса дизентерии связаны с отсутствием или 'изменениями экспрессии детерминат, локализованных на этой плазмиде.

В то же время, штаммы, получившие эпидемическое распространение по серовару, не отличаясь от других антигенных вариантов до наличию крупномолекулярной плазмиды как в сезонный (^ -2,56; Р<0,95), так и в предсезонный период (^-=2,51; Р<0,95), в период сезонного подъема заболеваемости имели тенденцию к бесплазмидно-му существованию.

Длительное обнаружение нами плазмиды рБИОО в территориально обособленной популяции шигелл у разных антигенных вариантов возбудителя, на разных фазах эпидемического процесса дополнительно

указывает на клональную общность вирулентных вариантов возбудителя.

Плаэмидные (pSFlCü") и бесплазмидные (pSFlOO-) изоляты статически достоверно -18,3; С=0,49; Р>0,999) отличались по фенотипу вирулентности в пробе Шерени. Изоляты возбудителя в фазе

4-

эпидемического преобразования достоверно чаще обладали Ser -фенотипом (^г-=б,61; Р>0,99). Однако их вирулентные свойства проявлялись позже, чем у штаммов пьриода сезонной эпидемии. Распределение культур по Зег-^енотипу не зависило от антигенного варианта возбудителя и категории источника инфекции (Р<0,95).

В то же время среди штаммов периода завершения сезонной эпидемии выявлены возбудители, обладающие pSFlOO, но имеющие Ser" -фенотип. Вероятно, что элиминация или значительное снижение экспрессии детерминант патогенности при сохраненной плазмиде у отдельных клонов возбудителя отражает еще один (кроме утраты плаз-миды) вероятный механизм адаптации возбудителя к фазе резервации.

Известно, что гены, контролирующие связывание шигеллами красителя конго краного (ККр) были обнаружены в составе плазмид [Maurelli А. Т. et al, 1984; Sakai Т. et al, 1986, 1988]. При изучении способности свежевыделенных штаммов шигелл адсорбировать ККр на питательной среде оригинального состава, а также на trlptlo soy agar (Dlfco, США), содержащей 0,005% красителя Congo red (Sigma, США), было установлено, что способность к связыванию ККр (Crb+ -фенотип) ассоциирована с наличием плазмиды pSFlOO (С-0,61; Р>0,999) И Ser"-фенотипом (С-0,59; Р>0,999).

Изоляты периода эпидемического распространения по СгЬ-фено-типу статически достоверно не отличаются от шигелл эпидемического преобразования (J^z-2,77; Р<0,95), хотя у последних и выявлялась значительно более выраженная фенотипическая неоднородность. Это позволяет утверждать, что по крайней мере на изученных фазах эпидемического процесса циркулируют клоны шигелл с функционально активными плазмидными детерминантами вирулентности. Эти шигеллы

способны вызывать заболевание у людей и не отличаются по патова-ру, т.е. по присутствию плазмидных детерминант, участвующих в патогенезе инфекции.

Диссоциация шигелл по Crb-фенотипу сочеталась с изменениями морфологии колоний. Бактерии Crb*"-фенотипа формировали мелкие колонии. Этот факт согласуется с данными о связи инвазивного, Рсг*(т. е. связывание ККр) и Igr4 (от inhibition of bacterial^ growth) фенотипов шигелл CSasakawa С. et al, 1986,1988]. Crb-диссоциация была максимально выражена в межзпидемический период. За 4-5 недель до подъема заболеваемости в изолятах шигелл выявлялось до 30% cJrb4"-колоний, а в полученных перед началом эпидемии их доля достигала почти 100%.

Устойчивость связи между наличием функционально активной плазмиды инвазивности и Crb -фенЛипом позволяет осуществлять мониторинг 8а вирулентностью популяции шигелл Флекснера по степени связывания изолятами ККр. Нами предложен способ такого мониторинга, состоящий в том, что пшгеллы инкубируют в растворе ККр с последующим спектрофотометрическим определением оптической плотности супернатанга (приоритетная справка на изобретение N4934187 от 6.05.1991г., положительное решение от 26.11.1991г.).

Шигеллы периода сезонного подъема более активно связывают краситель из раствора, чем изоляты предсезонного периода (F«=10,26; р>0,99), что свидетельствует об изменениях экспрессии детерминанты вирулентности в ходе эпидемического процесса. По-видимому, межфазовые различия в степени патогенности шигелл обусловлены различным содержанием продукта плазмидного ген^ virF (или функционально аналогичного). В предсезонных же изолятах возбудителя пониженную активность данного гена можно связать с его малой копийностью.

Штаммы, выделенные от различных источников инфекции на одной и той же' фазе процесса практически не различались по экспрессии детерминанты патогенности. В то же время, экспрессия была более

значительной у доминирующих антигенных вариантов возбудителя.

В предсезонный период структура популяции пшгелл по СгЬ-ак-тивности существенно менялась от недели к неделе (Г-48,06; Р>0,999), а затем оставалась практически постоянной до конца сезонной эпидемии (Г-0,29; Р<0,95). Это свидетельствует о том, что в предсезонный период возрастает активность регуляторного гена оперона вирулентности. В последующем в результате первоначального отбора соответствующего генотипа закрепляется на генетическом уровне стабильность наследования частот перестроек генома. Благодаря этому экспрессия детерминант патогенности у шигелл сохраняется и после пика сезонной эпидемии, даже когда заболеваемость снижается до предсезонного уровня.

Таким образом, впервые на модели дизентерии Флекснера - ант-ропоноза с фекально-оральным механизмом передачи, выявлено своеобразное постэпидемическое сохранение вирулентности возбудителя. Можно прелоложить, что резервационные преобразования в популяции возбудителя, по крайней мере на начальном этапе, включают сохранение большинством циркулирующих клонов шигелл детерминант патогенности и их экспрессии за счет формирования свойств имму-носупрессивности, а у отдельных клонов возбудителя - элиминацию плазмиды инвазивности или отдельных ее детерминант, либо значительное снижение экспрессии этих детерминант при сохраненной плазмиде.

Для изучения изменений механизмов связывания красителя, стабильности наследования этих свойств у клонадьно-связанных возбудителей, выделенных на разных фазах' эпидемического процесса, нами был поставлен опыт, позволяющий в целом смоделировать эколо-го-популяционные взаимоотношения циркулирующих шигелл.

Оказалось, что выделенные на разных. фазах эпидемического .процесса изоляты достоверно отличаются по скорости диссоциативного процесса при пересевах на искусственных средах и не отличаются по этому признаку при модельном инфекционном процессе. По-

лученные результаты, очевидно, отражают закрепление механизмов регуляции инвазивности при пассажах. В этом случае главную роль играет антигенная структура возбудителя, которая может обеспечить относительно свободную циркуляцию несущего плазмиду инвазивности клона, получающего за счет иммуноселекции преимущества над другими вариантами..

Различия антигенной структуры шигелл Флекснера на разных фа-^ зах эпидемческого процесса и наличие различных иммунофенотипи-ческих вариантов в рамках каждой из фаз при отсутствии разницы в экспрессии детерминант вирулентности шигелл разных антигенных вариантов для каждой фазы в отдельности, но с достоверными различиями в экспрессии между фазами, демонстрируют важную эпидемиологическую закономерность эпидемического процесса дизентерии Флекснера. Она состоит в том, что наР разных фазах эпидемического процесса одного эпидемиологического года при сохранении клональ-ной общности возбудителей по многим биологическим признакам происходят изменения структуры циркулирующих шигелл по антигенному варианту, приводящие к смене лидирующего серовара, которые в пределах отдельно взятой фазы эпидемического процесса не сопровождаются выраженным изменением патов'ара циркулирующих шигелл по признаку селектируемого * антигенного маркера фенотипа. Это обусловлено тем, что популяция возбудителя на изученных фазах развития эпидемического процесса обладает практически всеми детерминантами патогенности, а различия между изолятами отдельных фаз обусловлены пока неизвестными механизмами регуляции феноти-пической экспрессии этих детерминант.

Таким образом, основным регулятором циркуляции и распространения шигелл выступает их антигенная структура и возможность смены антигенных вариантов за счет молекулярно-генетических механизмов антигенной изменчивости. Благодаря полученным преимуществам в циркуляции происходит селекция и накопление клонов шигелл с большей стабильностью признака инвазивности. Немалую роль

в,этом процессе может играть обмен генетической информацией, возможности которого умножаются в предэпидемический период во время интенсивного пассажа возбудителя и за счет продемонстрированной нами большей потенции к подобному обмену среди изолятов фазы эпидемического преобразования, находящей свое выражение в своеобразной "плазмидной эпидемии" в популяции возбудителя, обеспечивающей перенос в составе коинтеграта плазмид плазмиды рБИОО, связанной с патогенностыо возбудителя. Интенсификация механизма передачи в этот период выступает в качестве фактора, активизирующего процесс формирования инвазивных возбудителей и поддерживающего в дальнейшем наиболее стабильные по вирулентности клоны.

ВЫВОДЫ

1. На основе анализа данных за 1980-1989гг. выявлена устойчивость проявлений эпидемического процесса дизентерии Флекснера в многолетней и годовой динамике, связь сезонности с обновлением воинских коллективов, типичное для эндемичных инфекций распределение заболеваемости по группам в зависимости от срока службы, что косвенно указывает на относительную автономность развития эпидемического процесса шигеллеза Флекснера в войсках, возможность сохранения возбудителя в межсезоний период и определяющую роль внутреннего резервуара возбудителя инфекции в коллективах.

2. Среди исследованных экспозиционных факторов развития эпидемического процесса шигеллеза Флекснера основное значение имели: степень неоднородности популящ:.! циркулирующего возбудителя по антигенным вариантам; частота выделения бактериологически идентифицируемых форм возбудителя от носителей и уровень фекальной загрязненности объектов питания.

3. Развитие эпидемического процесса дизентерии Флекснера в войсках имеет фазовый характер, обусловленный изменениями неоднородности популяций возбудителя по антигенной структуре. Впервые показана целесообразность учета показателя этой неоднород-

ности циркулирующих шигелл при прогнозировании заболеваемости дизентерией.

4. Выявление в структуре штаммов Б. ИвхпеП, циркулирующих на разных фазах развития эпидемического процесса, разделенных периодом многомесячного отсутствия бактериологического подтверждения циркуляции возбудителей, одних и тех же антигенных фенотипов; начало бактериологического выделения еще до переформирования коллективов с серовариантов, имевших эпидемическое распространение в предшествующий период сезонного подъема; а также идентичность возбудителей, выделенных на равных фаэах, по основным фено- и генотипическим признакам (антибиотикоре8истентность и особенности генетических детерминант, определяющих ее; биовар; отношение к колицинам; профиль плазмидной ДИК; наличие собственной плазмиды инвазивности с мол. массой 100 МД) свидетельствуют о клональном родстве штаммов циркулирующих в коллективах." Это подтверждает определяющую роль внутреннего резервуара инфекции в воинских коллективах и относительную автономность развития эпидемического процесса дизентерии в войсках.

б. Изменения неоднородности Б. Нехпеп по биологическим признакам, в т. ч. вирулентности, и генетическим характеристикам в ходе эпидемического процесса дизентерии связаны с фазовыми преобразованиями структуры популяций парашта по серо-, ре-аиста-, патоварам, генетическим характеристикам и составляют одну из внутренних причин саморегуляции эпидемического процесса шигеллеэа Флекснера.

6. Преобразования популяций возбудителя дизентерии Флекснера по антигенной структуре, антибиотикоревистентности и вирулентности происходят на разных фазах эпидемического процесса относи-^ тельно автономно.

7. Ревервационное преобразование возбудителя включает в себя сохранение большей частью циркулирующих клонов шигелл детерминант патогенности и их экспрессии за счет формирования свойств

иммуносупрессивности у циркулирующих вариантов возбудителя (постэпидемическое сохранение вирулентности), а также элиминации плазмиды инвазивности (отдельных детерминант плазмидной локали-аации) или значительное снижение экспрессии этих детерминант при сохраненной плазмиде у отдельных клонов возбудителя;

8. В предсезонный период, в фазу эпидемического преобразования, в популяции циркулирующих шигелл происходит перестройка плазмидного состава Б. Пехпег1 по типу "плазмидной эпидемии".

9. Выявленная плазмида Б. Пехпег! рБР 100 связана с реализацией патогеннйгго потенциала возбудителем дизентерии Флекснера и способна к переносу в составе коинтеграта плазмид с помощью мобилизации собственными конъюгативными плазмидами антибиотикоре-вистентности.

10. Идентичность биологических свойств и генетических характеристик штаммов шигелл, изолированных от больных диаентерией и от здоровых носителей из числа работников питания, указывает на важность инаппарантных форм инфекции в поддержании эпидемического процесса дизентерии Флекснера в воинских коллективах.

11. Предложенная в работе методика комплексного слежения за биологическими и генетическими характеристиками штаммов возбудителя дизентерии Флекснера пригодна для диагностики особенностей механизма развития эпидемического процесса в конкретной обстановке с «елью планирования адекватных организационных, лечебно-профилактических и противоэпидемических мероприятий.

СПИСОК РАБОТ, ОПУБЛИКОВАННЫХ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ :

1. Изучение штаммов шигелл Флекснера, выделенных в период сезонного подъема заболеваемости дизентерией в организованном коллективе /Волков А. В., Манохина Й.М. //Тезисы докладов на юбилейной научной конференции профессорско - преподавательского состава "Совершенствование подготовки военных врачей и медицинского обеспечения войск и сил флота" - Горький, 1990. - С. 192-193.

2. Количественный способ определения вирулентности шигелл /Вол-

ков А- В. //Усовершенствование методов и аппаратуры, применяемых в учебном процессе, ¡дадико -биологических исследованиях и клинической практиек Сборни«.изобретений и рационализаторских предложений. - Л., 1990. - Вып. 21. - 0.32-33.

3. Анализ эпидемиологического маркирования шгелл Флекснера, выделенных в период сезонного подъема заболеваемости дизентерией /Волков А.Е .Быкодеров ЕЯ //Материалы XVI научно-практической^ конференции врачей. - Чита, 1990.' - С, 27-28.

4. Опыт по изучению вирулентности нигелл Флекснера по способности адсорбировать краситель конго красный /Волкоз А. В. //Материалы XI научной конференции иолодых ученых и специалистов академии. - Л.,1990. - С. 118.

б. Экспресс-метод для проведения скрининговых исследований на шигеллы и ЭИКП /Волков А. Е //Усовершенствование методов и аппаратуры, применяемых в учебном процессе, медика-биологическик исследованиях и клинической практике: Сборник изобретений и рационализаторских предложений. - Л., 1991. - Вып.22. - С.36. •

6. Способ мониторинга за вирулентностью популяции шигелл Флекснера /Волков А. Е , Малышев Е Е //Усовершенствование методов и аппаратуры, применяемых в учебном процессе, медико-биологических исследованиях и клинической практике: Сборник изобретений и рационализаторских предложений. - Л. ,1991. - Вып. 22. - С. 35.

7. Гетерогенность популяции шигелл Флекснера в период эпидемического преобразования возбудителя /Волков А. Е , Дегтярев А. А., Корольков ЕФ. и др. //Профилактическая медицина. Состояние и перспективы: Материалы научной конференции. - Л., 1991. - С. 12-13

8. Изучение некоторых биологических свойотв, имеющих важное эпидемиологическое значение, у шигелл Флекснера /Волков А.Е .Дегтярев А. А., Корольков ЕФ. и др. //Профилактическая медицина Состояние и перспективы: Штериалы научной конференции. -Л., 1991. - С. 13.

9. Профиле плазмидной ДНК как эпидемиологический маркер изоля-

тов шигелл Флеконера /Волков А. В., Уткйя Е Е //Профилактическая медицина Состояние и перспективы: Материалы научной конферен-

10. Использование электрофореграммы препаратов плазмидной ДНК для типирования кАинйческих изояятов шгелл Флекснера /Волков А. Е , Корольков Е Ф. //Специализированная медицинская помощь при боевой патологии: Тез. докл. научн. -практ. конференции. - № , Военное издательство, 1991. - С. 193-194.

11. Эпибактериальное распространение плазмиды инвазивности шигелл Флекснера /Волков А. Е //Материалы XII научной конференции молодых ученых и специалистов академии. - С.-Петербург,1992. -С. 99.

ции. - JL ,1991. - С. 72.