Автореферат и диссертация по медицине (14.00.30) на тему:Устойчивость к ДДТ блох-переносчиков чумы в среднеазиатском пустынном очаге в связи с проблемой полевой дезинсекции



jo 6 9 У •

âZo^J ê Hm/iL

^ /

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СШТАРНО-Э1ЩЕШОЛОГИЧЕСЖОГО НАДЗОРА РОССИЙСКОЙ ЩЕРАЩИ

Ростовский-на-Дону Государственный ордена Трудового Красного Знамени научно-исследовательский противочумный

Протопопян Михаил Габриэль

УСТОЙЧИВОСТЬ К ДЦТ ВДОХ-ПЕРЕНОСЧИКОВ ЧУМЫ В СРЕДНЕАЗИАТСКОМ ПУСТЫННОМ ОЧАГЕ В СВЯЗИ С ПРОБЛЕМОЙ ПОЛЕВОЙ ДЕЗИНСЕКЦИИ

$4.00.30 - эпидемиология

Диссертация на соискание ученой степени доктора биологических наук

Ростов-на-Дону, 1993

институт

ОГЛАВЛЕНИЕ

стр.

ВВЕДЕНИЕ .......................................... I - 14

ГЛАВА I. УСТОЙЧИВОСТЬ К ДЦТ ПРИРОДНЫХ ПОПУЛЯЦИЙ

ЕЛОХй ПЕРЕНОСЧИКОВ В СРЕДНЕАЗИАТСКОМ ПУСТЫННОМ ОЧАГЕ ЧУМЫ......................... 15-43

1.1. Каракумский автономный очаг ............ 18-21

1.2. Кызылкумский автономный очаг ........... 21 - 26

1.3. Урало-Эмбинский автономный очаг ........ 26 - 31

1.4. Муюнкумский автономный " очаг.............32

1.5. Таукумский автономный очаг .............32 - 34

1.6. Устюртский автономный очаг .............34-39

1.7. Сравнительная оценка чувствительности к ДЦТ популяций блох р.ХехюрзуНа в различных автономных очагах............... 39 - 43

ГЛАВА 2. РЕЗИСТЕНТНОСТЬ К ДЦТ БЛОХ X.skrjabini НА УЧАСТКЕ МОНИТОРИНГА В УРАЛО-ЗМБИНСКОМ МВДУ-

РЕЧЬЕ .................................... 44-57

ГЛАВА 3. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ФОНДИРОВАНИЕ УСТОЙЧИВЫХ

К ДЦТ ПОПУЛЯЦИЙ ШОХ X.skrjabini ..... 58 - 88.

3.1. Формирование устойчивости отбором в условиях свободного контакта с ДЦТ......... 58 - 72

3.2. Формирование устойчивости отбором в условиях принудительного контакта с ДЦТ .. 73 - ВЗ

3.2.1. "Мягкий отбор" ....................... 75

3.2.1.1. Смешанный отбор ....................75 - 78

3.2.1.2. Отбор по Imago ....................78

3.2.2. "Жесткий отбор" ...................... 7d - 83

3.3а Сравнительная оценка эффективности методов отбора ..........................83 - 88

ГЛАВА 4. ХАРАКТЕРИСТИКА БИОЛОГИЧЕСКИХ ОСОБЕННОСТЕЙ ЧУВСТВИТЕЛЬНЫХ И УСТОЙЧИВЫХ К ДЦТ БЛОХ 2. skrjabiai ........................&Q -99

4.1. Влияние устойчивости к ДЦТ на основные биологические свойства блох ............89 - 91

4.2. Сравнительное изучение передачи чумы устойчивыми и чувствительными к ДЦТ

блохами в эксперименте ................9.1-99.

ГЛАВА 5. СРАВНИТЕЛЬНАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ ИНСЕКТИЦИДОВ-ЗАМЕНИШЕЙ ПРОТИВ ЧУВСТВИТЕЛЬНЫХ И УСТОЙЧИВЫХ К ДЦТ БЛОХ Z.skrjabini ........100 - НО

5.1. Сравнительная чувствительность блох к перметрину............................ 100 - 103

5.1.1. Чувствительность блох к препарату "Риа-

пан" ............................... 100 -103

5.1.2. Чувствительность блох к промышленному перметрицу ...........................103 - 106

5.2. Сравнительная эффективность некоторых альтернативных инсектицидов-заменителей ДЦТ на примере дуста опоки, поверхностно-активных веществ и их смесей ............ 10'6 - ПО

ГЛАВА 6. ПРИЧИНЫ, УСЛОВИЯ I МЕХАНИЗМЫ ФОРМИРОВАНИЯ

УСТОЙЧИВОСТИ К ДЦТ ВДОХ l.skrj«bini ... щ _ Ц5

ГЛАВА 7. ОСНОВНЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ СТРАТЕГИИ ПРИМЕНЕНИЯ ИН- ' СЕКТИЦИДОВ В ПОЛЕВОЙ ПРОФИЛАКТИКЕ ЧУМЫ ПРИ НАЛИЧИИ ФЕНОМЕНА УСТОЙЧИВОСТИ........... 116 - 133

7.1. Общие положения....................................................116 - 122

7.2. Информационные элементы стратегии..............122 - 123

7.3. Операционные элементы стратегии ..................123 - 125

7.3.1. Мозаичность (мелкоочаговость) обработок ..................................................................124-125

7.3.2. Преодоление изоляции целевой зоны ... 125 - 125

7.4. Элементы стратегии, связанные с выбором инсектицидов ......................................................126 - 133

7.4.1. Продолжение применения ДЦТ....................125 - 128

7.4.2. Внедрение альтернативных инсектицидов. 128 - 1297.4.3. Внедрение пиретроидов.........................129 - 133

ЗАКЛЮЧЕНИЕ ..............................................134 - 144

ВЫВОДЫ ................................................145-146

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ ...............................................147 - 161

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность проблемы. Проблема активного воздействия на чумную паразитарную систему с целью предотвращения эпидемий - актуальна для здравоохранения любого государства, в пределах которого существуют природные очаги инфекции. Контуры идеи борьбы с чумой обозначились в самом начале XX века в России и (ЗЛА, когда был установлен факт циркуляции возбудителя инфекции в популяциях малого суслика ( сменив рхзв&еиа ) в Прикаспийских степях и земляной белки ( грехторыгиа Ъвес1шуз) в Калифорнии /42,96/. В 1909 году в Америке, а 1914 году в России были приняты первые программы истребления грызунов-носителей. Вплоть до конца 30-х годов для этого применялись сильнодействующие газообразные вещества - хлорпикрин, циан-плав, сероуглерод, бромметил. Имеющиеся в то время данные о роли блох в передаче инфекции заставляли исследователей учитывать возможность истребления и этого сочлена паразитарной системы. Однако, применяемые пестициды были высокотоксичными отравляющими веществами с не специфическими, а всего лишь побочными инсектицидными свойствами, и в силу этого не давали высокого пулецидного эффекта. Надо отметить, что при существующей в то время организации истребительных работ, особенно в СССР, когда полевая дератизация проводилась с привлечением огромных людских и материальных ресурсов, эффективность уничтожения грызунов была настолько высокой, что вопрос дезинсекции так и не оформился в самостоятельную эпидемиологическую проблему.

Ситуация начала меняться в конце 40-х годов с появлением

первого синтетического инсектицида - ДЦТ. Бурные успехи применения препарата в сельском хозяйстве во всем мире, обусловили возврат интереса к дезинсекции, как мере борьбы с чумой. К этому времени идея истребления переносчиков обрела солидное обоснование в виде основных положений теории природной очаговости трансмиссивных инфекций Е.Н.Павловского. Период экспериментальных работ с ДЦТ за рубежом закончился быстро и уже в 1948-49 г.г. он стал широко использоваться для поселковой дезинсекции в Южной Америке, Греции, Израиле и других странах /43/. В середине 50-х годов появились данные о высоком противоэпидемическом эффекте истребления блох-переносчиков на Гавайях, в Калифорнии /69,95/, а к началу 60-х - метод полевой дезинсекции занял ведущее место й системе противочумных мероприятий на территории США /23,70,96,101,110/. Следует отметить, что ДЦТ применялся в целях борьбы с чумой в США вплоть до конца 70-х годов /96/.

В СССР период экспериментов начался в 1949 году и продолжался до начала 60-х годов. ДЦТ в виде дустов и аэрозолей был испытан в различных типах природных очагов против блох сусликов, сурков, малых и большой песчанок /37/. Во всех случаях был получен высокий и длительный эффект, однако выявились и ограничения метода, связанные с недостаточной технологичностью и производительностью обработок. Наибольшие перспективы применения дезинсекции открылись в горных очагах Тянь-Шаня и Пами-ро-Алтая, в Среднеазиатском пустынном очаге и на ряде других территорий, где грызуноиетребительные мероприятия оказались неприемлимыми по различным причинам, а разработанные средства механизации процесса дустации и аэрозоляции нор грызунов-носи-

телей увеличили производительность и позволяли добиваться высокого и длительного противоэпизоотийного и противоэпидемического эффекта при подавлении непосредственно угрожающих человеку эпизоотий.

За прошедшие 30 лет метод полевой дезинсекции занял ведущее место в системе полевых противочумных мероприятий в природных очагах бывшего СССР /24,25,37,56,65/.

Борьба с вредными насекомыми и другими членистоногими почти сто лет назад выявила одну, пожалуй самую важную, проблему, грозящую человечеству в глобальных масштабах, а именно проблему резистентности (устойчивости) к инсектицидам. Первый намек на резистентность, как отмечает Forgash /83/, обнаруживается в 1897 году в штате Небраска (ОНА), в связи с затруднениями в борьбе со щитовкой ( ^uadraspidiotus perniciosus ) при применении известково-серного отвара. Окончательно феномен устойчивости к этому инсектициду был зафиксирован в 1908 году и стал первым классическим примером явления. В 1980 году постоянно увеличивающийся список видов, резистентных к одному или нескольким инсектицидам, включая в себя 14 отрядов, 83 семейства и 428 видов насекомых и клещей, имеющих сельскохозяйственное (61%) и медико-ветеринарное (39%) значение /87/.

До появления синтетических инсектицидов, вплоть до 1945 года, ежегодный прирост устойчивых видов составлял 0,2-0,7 и к этому году достиг 12. После внедрения в практику ДЦТ, уже в 1946 году, в Швеции и Дании была зафиксирована устойчивость к нему lusca domestica . Именно с этого момента проблема резистентности вредных членистоногих к инсектицидам стала приоб-

ретать все большее значение. К 1954 году число устойчивых видов возросло до 25, в дальнейшем прирост составил от 12 до 17 видов /85,87/. Точное число устойчивых видов на сегодняшний день назвать трудно, некоторые исследователи говорят о более чем 500 /97/, другие сообщают о 600 /79,80/, при этом у половины всех видов отмечается устойчивость к 2 и более из 5 основных инсектицидных групп и, по крайней мере, у 17 ко всем 5 /77/. Лучше всего о значимости проблемы свидетельствует цифра ежегодных затрат (1985 год, США), связанных со снижением эффективности обработок сельхозкультур - 130 млн.долларов /71/. Опубликовано несколько солидных обзоров, посвященных проблеме резистентности ко всем современным группам синтетических и биологических инсектицидов, включая пиретроиды всех поколений, ингибиторы развития насекомых, экзотоксин Bacillus thuriagiea* sis и др. /19,49,51,52,71,77,81,83,87/. Формулируя основную мысль всех обобщающих работ по проблеме устойчивости вредных организмов к инсектицидам Dorer a. croft /82/ подчеркивают, что на сегодняшний день это - основная проблема, ставящая под угрозу защиту урожая, здоровье домашних животных и людей от ущерба и болезней. Однако, при этом Brattstea et ai./71/ утверждают, что в защите растений резистентность все еще считается второстепенной проблемой по сравнению с опасностью применения пестицидов для людей и природы.

Несколько по-иному обстоит дело с подходом к проблеме устойчивости переносчиков болезней.

Всемирная организация здравоохранения (ВОЗ) - специализированный орган ООН, координирующий и направляющий деятель-

ность национальных и международных программ борьбы с болезнями человека, одна из первых обратила самое пристальное внимание на проблему резистентности членистоногих-переносчиков к инсектицидам. Регистрация и анализ данных по этой проблеме начались с i960 года. Общепризнанный исходный принцип борьбы с переносчиками трансмиссивных болезней сформулирован в 10 докладе Комитета экспертов ВОЗ по биологии переносчиков и борьбе с ними /47/ - "Применение инсектицидов неизбежно приводит к отбору генов, обусловливающих резистентность", отсюда -резистентность рассматривается как одна из основных проблем, стоящих перед программами борьбы с трансмиссивными болезнями. В настоящее время резистентность распространилась на все применяемые классы соединений - хлор- и фосфорорганические соединения, карбаматы, пиретроиды, аналоги ювенильных гормонов, в. thuringiensis и его экзотоксин /92/.

Особенно тревожна ситуация с комарами - переносчиками малярии и других инфекций. 50 видов Awpheles устойчивы к одному или нескольким инсектицидам, а 5 из них мультирезистентны к 4 основным группам синтетических соединений. Кроме того, 20 видов рода Culex и 19 рода Aedes , 6 видов мух, 2 вида вшей, I вид клопов устойчивы к тому или иному инсектициду /23,47/.

Устойчивость к ДЦТ в популяциях блох-переносчиков чумы была отмечена еще в 1950 году в Южной Америке, Греции, Израиле /43/. В конце 50-х годов ряд вспышек чумы отмечен в Индии, что связывают с возникновением устойчивости к ДЦТ у Xeaopsyiia cheopis и неудачами их истребления в жилищах /72,73,105/. Индия - наиболее яркий пример угрозы распространения резистентности к ДЦТ среди блох-переносчиков чумы. Имеющиеся в лите-

- б -

ратуре данные свидетельствуют о высоком потенциале выработки устойчивости у крысиных блох р.ХвморзуЗДа , которая подчас приобретает перекрестный и множественный характер /76,94,102, 107,108,109,113,114/.

Вспышки чумы, связанные с неудачами дезинсекции препаратами ДЦТ, отмечены также во Вьетнаме /74/. Изучение ситуации показало, что формирование резистентности у х,с!гвор1в произошло под воздействием программ борьбы с малярией /58/.

ВОЗ постоянно подчеркивает увеличение числа устойчивых видов блох-переносчиков чумы, расширение географии их распространения и спектра инсектицидов, применение которых оказывается неэффективным в программах борьбы /43-47,123/. На сегодняшний день 7 видов блох, устойчивых к одному или нескольким инсектицидам, отмечены в 22 странах Азии, Африки, Европы / 47/.

Социальная важность проявления феномена устойчивости вредителей к инсектицидам обусловила широкий научный интерес к механизмам, лежащим в его основе. Следует отметить, что проблема устойчивости в широком смысле - общебиологическая проблема. Резистентность в буквальном смысле - способность организма противостоять различным воздействиям. На разных уровнях организации биологических систем проблема устойчивости объединяется в теориях иммунитета и общего адаптационного синдрома/54/. Классификация форм и видов резистентности, их роль и значение в эволюционном плане достаточно давно изучается отечественными учеными /55/, однако, основные исследования конкретных механизмов устойчивости к инсектицидам выполнена западными специалистами.

Классически механизмы резистентности /84/ относятся к трем категориям - поведенческой, физиологической и биохимичес-

кой.

На сегодняшний день достаточно полно изучены основные механизмы физиологических и биохимических процессов, определяющих устойчивость к основным группам инсектицидов/71,75,78,64, 98,104,118/. Показано, что механизм устойчивости к ДДТ может быть связан с метаболической защитой, обусловленной активностью монооксигеназ, карбоксилэстераз и глутатионтрансфераз, трансформирующими липофильные вещества, в том числе инсектициды, в полярные метаболиты и далее в водорастворимые продукты. Стало понятным, что существует определенная преадаптация к инсектициду, в случае повышенной активности этих ферментных систем у некоторых генотипов в природных популяциях. Перекрестная и мультирезистентность также связана с активностью этого комплекса. Изучен и другой специфический тип резистентности к ДДТ и пиретроидам - нечувствительность в участках мишени, обусловленная наличием рецессивного гена, т.н. кйг или "нокдаун-резистентности". Эта модификация связана с блокировкой натриевого канала, т.е. влиянием инсектицидов на восстановление потенциала покоя мембраны после ее деполяризации. Природа данной модификации не совсем ясна, однако наличие Зсйг - гена очень четко свидетельствует о резистентности к ДДТ и пиретроидам. Детальное изучение феномена резистентности на биохимическом и генетическом уровнях позволило создать не только схемы иерархического соподчинения форм и механизмов резистентности, но и разработать на их основе, с учетом специфики, порядок чередования инсектицидов, в целях предотвращения устойчивости и ее преодоления. Адаптированные данные имеются и в отечественной литературе /6,8,17,21,49/.

Необходимо подчеркнуть» что основная масса исследований феномена устойчивости к инсектицидам как в отечественной, так и в мировой литературе связана в основном с летающими кровососами - переносчиками малярии и других инфекций, против которых ядохимиката применяются уже более 40 лет. В качестве одного из главных в возникновении феномена устойчивости отмечается временной фактор-время действия направленного отбора. Известно, что в природных очагах чумы СССР для подавления эпизоотий непосредственно угрожающих человеку, на протяжении почти 30 лет применялся ДДТ/37/. Основной объем работ (около 50%) по полевой дезинсекции приходится на территорию Среднеазиатского пустынного очага. Ежегодная площадь обработок составляет в среднем 150-170 тыс.га в виде защитных (барьерных) полос вблизи населенных пунктов, а эффективность ее, настолько высока, что позволяет считать метод истребления блох - основным в системе полевых профилактических мероприятий /I,2,33,53,57/, по сравнению с другими (вакцинацией и дератизацией)/48,65/. Приведенные данные, наряду с запретом на применение ДДТ, объявленном в 1989 году, и в связи с неизбежной заменой его другими соединениями, обусловливают актуальность натурного и экспериментального изучения феномена устойчивости блох-переносчиков чумы к ДДТ на территории Среднеазиатского пустынного очага чумы.

Цель исследования: сохранение противоэпизоотийной эффективности полевой дезинсекции в Среднеазиатском пустынном очаге чумы при замене ДДТ другими инсектицидами.

- У -

- определение фонового уровня чувствительности к ДДТ блох - переносчиков чумы в различных мезоочагах;

- выявление основных особенностей динамики формирования устойчивости на участке мониторинга и в эксперименте;

- изыскание эффективных методов отбора резистентных популяций и их формирование в эксперименте;

- определение основных биологических особенностей резистентных к ДДТ и чувствительных блох;

- изучение процесса блокообразования и передачи чумы устойчивыми и чувствительными б