Экологическая ф.ч. Конспект лекций. Конспект лекций Донецк 2016
 Скачать 1.94 Mb.
|
|
ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ ПРЕДПОСЫЛКИ БОЛЕЗНЕЙ ЧЕЛОВЕКА Краткая характеристика экологических предпосылок болезней Экология болезней представляет обширный и сложный аспект экологической физиологии человека. Ряд заболеваний человека может быть истинным следствием болезнетворного влияния абиотических и биотических факторов среды. Вместе с тем существует группа болезней, внешнее проявление которых кажется результатом плохой приспособленности организма, его отдельных органов и систем и на первый взгляд может рассматриваться как следствие функционального пе- ренапряжения организма в результате действия определенных экологических трудностей. В действительности же взаимодействие организма с внешней средой, в том числе и с соци- альным окружением, является одним из многочисленных предопределяющих факторов развития определенных болезней. При этом большую роль в возникновении тех или иных болезней имеет не только действие патогенных факторов окружающей среды, но и особенности генотипа челове- ка, обуславливающие устойчивость или напротив его предрасположенность к определенным забо- леваниям, характер питания, социальные условия, психологическое состояние и многое другое. Так, различные генетические дефекты сами по себе могут не являться непосредственными причинами болезней, но приводят к нарушению способности индивида к самосохранению. Раз- личные психологические нарушения выражаются в неправильной оценке внешних факторов или требований окружающей среды и неправильной реакции на них. Любые генетические дефекты, психологические расстройства, социальные условия, наряду с собственно болезнетворным влия- нием биотических и абиотических факторов окружающей среды, могут послужить одной из при- чин более высокой подверженности человека определенным заболеваниям. Характер географиче- ского распределения частоты болезней можно понять, учитывая взаимодействие факторов внеш- ней среды и многообразных биологических факторов, в том числе генетических и социальных. Причины экологических аспектов заболеваний можно разделить на три категории: во-первых, непосредственной причиной нарушения нормальной жизнедеятельности орга- низма и возникновения патологического процесса могут служить непосредственно фак- торы окружающей среды. Совершенно очевидна, например, связь географического рас- пределения таких патологических состояний как тепловой удар, горная болезнь, ползучая язва роговицы с климатическими зонами, высотой местности и интенсивностью ультра- фиолетового излучения. В настоящее время во многих странах к числу неблагоприятных факторов внешней среды прибавилось еще и загрязнение воздуха дымом и вредными продуктами, загрязнение почв и воды солями тяжелых металлов, ядохимикатами и другие экологические нагрузки; во-вторых, биотический компонент окружающей среды может таить в себе этиологиче- ский агент ряда заболеваний в виде патогенных микроорганизмов (вирусы, бактерии, грибы, простейшие), ядовитых растений, насекомых и опасных для человека животных; в-третьих, роль среды выражается в различных нарушениях, связанных с питанием, кото- рые могут быть обусловлены недостатком пищевых ресурсов животного и растительного происхождения, а также определенных минеральных солей и микроэлементов. Так, на- пример, определенные зоны Земного шара, характеризующиеся недостаточным содержа- нием в почве и воде йода, обуславливают высокую частоту эндемических зобов и гипо- функции щитовидной железы. Экологические предпосылки инфекционных болезней Географический фон является самым главным фактором, который обуславливает тип и численность паразитов и патогенных организмов, способных вызывать определенные болезни у человека. В связи с этим зависимость распространенности инфекционных болезней от географи- ческой широты местности и типа климатической зоны носит выраженный характер. В переносе микроорганизмов могут участвовать вода, воздух, насекомые и другие живот- ные, включая человека. Связь между хозяином и паразитом может принимать сложные формы и 99 распадаться на несколько стадий. В этой связи участвуют переносчик возбудителя, его промежу- точный хозяин и один или несколько "резервуаров". Кроме того, экологические взаимоотношения между возбудителем и его промежуточными и основными хозяевами сильно зависят от таких фи- зических параметров среды как ветер, дождь, температура воздуха, влажность. Патогенные орга- низмы могут существовать только в определенных условиях. Так, малярийному комару Anopheles для размножения нужны водоемы или лужи, а, следо- вательно, он может существовать только во влажных дождливых регионах с определенной струк- турой почвы, задерживающей воду на поверхности. Для мухи цеце – переносчика африканской сонной болезни, необходим сравнительно плотный растительный покров. Переносчику возбудите- ля также необходимы особые условия для размножения (например, клещам и мухам требуется су- хой климат). В свою очередь и носитель паразита обитает в какой-то определенной среде (на- пример, белки в Малайе живут только во влажных лесах). Таким образом, сочетание подходящих условий для жизнедеятельности возбудителя забо- левания (паразита), его промежуточных и основных хозяев, наблюдающееся в определенной гео- графической зоне с определенным комплексом климато-географических условий, и является эко- логической предпосылкой определенного инфекционного заболевания в этой зоне. Географическое распределение многих болезней представляет собой, по существу, распре- деление переносчиков этих болезней и промежуточных хозяев. Так, шистосомоз (общая разно- видность гельминтозов, вызываемых трематодами, зачастую паразитирующими в кишечнике ос- новного хозяина, и в ряде случаев – в венах мочевого пузыря (Schistosoma haematobium)) распро- странен среди популяций людей, обитающих по берегам рек в странах с теплым климатом, по- скольку одна из стадий развития шистосомы проходит в организме особого вида улиток, живущих во влажных теплых зонах. Болезни, вызываемые риккетксиями – неподвижными грамотрицательными микроорганиз- мами (например, пятнистая лихорадка, характеризующаяся регионарным лимфаденитом, кратко- временной лихорадкой, головной болью, миалгиями, полиморфными кожными высыпаниями), связаны с особым переносчиком – разновидностью клеща, встречающегося главным образом, в Северной Америке, Бенгалии и Северной Африке. Азиатская форма пятнистой лихорадки, перено- симая клещами, характерна для Японии, островов Тайвань и Океании. Некоторые разновидности тифа (общее название инфекционных заболеваний, характери- зующихся сильной лихорадкой и выраженной интоксикацией с явлениями помрачения сознания), встречающегося в странах Европы, переносятся мухами и вшами. География бруцеллеза (инфекционная болезнь из групп бактериальных зоонозов, вызывае- мая микроорганизмами рода Brucella, передающихся от больных животных человеку алиментар- ным или контактным путем; протекает по типу хрониосепсиса (медленно текущий сепсис с дли- тельными периодами ремиссии (от нескольких месяцев до нескольких лет), проявляющийся в об- разовании очагов гнойного воспаления в различных органах и тканях и последующем распростра- нении гноеродных бактерий с кровью в другие органы) с полиморфной клеточной картиной, реци- дивами и обострениями) находится в тесной связи с географией распределения крупного рогатого скота и молочных продуктов, поскольку главным резервуаром возбудителя являются стада круп- ного рогатого скота. К инфекционным заболеваниям, тесно связанным с климатическими условиями, относится и фрамбезия (невенерический сифилис – тропическая инфекционная болезнь из группы спирохе- тозов, вызываемая Treponema pertenue и характеризующаяся поражением кожи, костей и суставов; при этом внутренние органы при фрамбезии, в отличие от сифилиса, не поражаются). В связи с тем, что фрамбезия вызывается трепонемой, нуждающейся для своей нормальной жизнедеятель- ности в высокой температуре и влажности воздуха, она типична преимущественно для тропиче- ских регионов. Так, 80% площади, где распространено это заболевание, соответствует области со среднегодовой изотермой 27 С; остальная площадь лежит между изотермами 21-27 С. Причем фрамбезия особенно широко распространена там, где годовое количество осадков колеблется от 125 до 175 мм. Глистные инвазии широко распространены в районах с температурой 25-30 С и годовым количеством осадков более 150 мм, а, следовательно, в основном между 40 северной и 40 южной широты. 100 Несмотря на явную зависимость распространения некоторых болезней от климато- географических условий, все же из-за большой сложности экологических взаимоотношений отно- сительно немного видов из огромного числа паразитирующих на человеке характеризуются пре- имущественным обитанием в определенной географической местности. По этой причине для большинства болезней, вызываемых микроорганизмами, специфику экологических связей можно установить только в результате многостороннего анализа условий в данной географической среде. Так, к примеру, в результате анализа климато-географических условий Сомали Оди прихо- дит к следующим выводам. Климат Сомали сухой, большая часть страны покрыта колючим кус- тарником или представляет собой полупустыню. В связи с этим для Сомали характерна высокая частота катаракт и глазных инфекций, возникающих вследствие раздражения роговицы и конъюк- тивы глаза песком и ярким солнечным светом. Кроме того, благоприятные условия этого сухого климата для размножения мух обуславливают большую распространенность инфекций, переноси- мых мухами. Сухой климат Сомали создает также благоприятные условия для размножения кле- щей – переносчиков возвратного тифа. Пустынные условия Сомали обуславливают и распространенность среди жителей такого заболевания как мадурская стопа (хронический глубокий микоз, вызываемый актиномицетами, попадающими в кожу с шипами колючих пустынных растений, характеризуется преимуществен- ным поражением стоп с развитием в них множественных абсцессов и свищей с гнойными и гной- но-кровянистыми отделениями). Сухость воздуха и частые песчаные бури оказывают постоянное раздражающее действие на слизистую ротовой полости и глотки, что обуславливает большую частоту заболеваемости анги- ной среди сомалийцев (они лечат ангины путем частичного подрезания небных и язычной минда- лин). Таким образом, песок, сухость, частые песчаные бури и яркий солнечный свет являются первичными физическими факторами Сомали, предопределяющими широкую распространенность в этой стране определенных заболеваний. Примером другого комплекса экологических факторов, предопределяющих развитие опре- деленных инфекционных болезней, является Арктика. Здесь, в отличие от юмидных зон, нет ни одного вида комаров и других членистоногих переносчиков инфекционных болезней. Вместе с тем в арктических районах Америки главным резервуаром возбудителей сальмонеллеза, бешенст- ва и ряда гельминтов являются собаки, служащие основным видом зимнего транспорта. Причем сезонный характер проявления сальмонеллеза в арктических регионах связан с тем, что пищевые отходы, обычно выбрасываемые рядом с жилищем из-за плохого развития инфраструктуры жилых районов, оказываются безвредными в холодное время года, но с наступлением весенней оттепели сохраняющиеся в них патогенные организмы активизируются и становятся источником инфекций. Кроме того, распространению определенных инфекционных болезней могут способство- вать и определенные социальные факторы, такие как характер поселений и тип жилищ, совершае- мые обряды и др. В частности, и в холодном климате (у эскимосов), и в жарких сухих странах для людей, ведущих кочевой скученный образ жизни, характерна высокая заболеваемость респира- торными заболеваниями (особенно пневмонией). В Йемене шистосомоз получил распространение по той причине, что обряд омовения при крещении совершается в общих бассейнах. Распространению инфекционных заболеваний отчасти способствовал переход к городскому образу жизни, обуславливающему большую плотность населения в городах. В малочисленных же сообществах инфекции, переносимые воздушно-капельным путем (грипп, корь, коклюш) затухают сами собой из-за недостаточной частоты контактов между индивидами. В тот или иной момент времени разные популяции людей могут находиться в различной фазе резистентности по отноше- нию к тому или иному патогену, с которым им приходится сталкиваться. Болезнь, достигшая оп- ределенного равновесия и слабоэндемичная у одного народа, может вылиться в серьезные волны эпидемий у других популяций людей, которые не успели приобрести соответствующего активного иммунитета. Распространению инфекционных болезней может отчасти способствовать и хозяйственная деятельность человека (расчистка местности от кустарников, зарослей, вырубка лесов, неизбеж- ные при застройках). Так, уничтожение лесов на холмах Шри-Ланки привело к тому, что даже в сухое время года вблизи жилищ часто сохраняются водоемы, в которых размножаются комары. 101 Некоторые виды крыс, служащие резервуаром ряда инфекций, переносимых клещами, встреча- лись в естественных лесах Малайи, но после вырубки этих лесов появились вблизи жилищ в больших количествах. Распространению бильгарциоза в Африке, Китае и Японии способствовало создание оросительных систем. Наконец, улучшение путей сообщения между различными регио- нами Земного шара, обусловившее более интенсивную миграцию людей, увеличение контактов между популяциями, также послужило причиной распространения ряда инфекционных заболева- ний (например, СПИДа). Грандиозные эпидемии чумы и холеры всегда были социальным бедст- вием, размеры которого становились все опаснее по мере улучшения путей сообщениями между популяциями. Эти эпидемии распространялись со всевозрастающей скоростью по маршрутам ка- раванов, судов и вдоль железных дорог. Иногда паломничество в Мекку становилось первопричи- ной новых эпидемий холеры. Существует мнение, согласно которому инфекционные болезни служили одним из наибо- лее эффективных факторов естественного отбора у человека, поскольку они благоприятствовали выживанию индивидуумов, гены которых обеспечивали повышенную сопротивляемость организ- ма болезням. В связи с этим ко многим возбудителям инфекционных болезней у существующих популяций людей на протяжении эволюции уже выработалась определенная генетически обуслов- ленная устойчивость и способность быстро развивать неспецифические и специфические иммун- ные реакции. Вместе с тем к возбудителям, не типичным для каждой данной популяции людей, занесенным из других популяций, такой эволюционно выработанной генетически обусловленной устойчивости может не быть, что приводит к очень тяжелому течению этих заболеваний. Так, из- вестно, что смертность от туберкулеза особенно высока в популяциях людей, которые прежде не имели контакта с этой болезнью (американские индейцы, эскимосы, ирландцы, меланезийцы, бушмены Южной Африки). Вместе с тем после контакта таких популяций людей с ранее незнако- мой им микобактерией туберкулеза в результате естественного отбора закрепились устойчивые генотипы, в результате чего, например, в третьем поколении африканских индейцев смертность от туберкулеза снизилась от 10 до 0,2%. Хорошо известно, что в Европе городское население менее восприимчиво к туберкулезу, чем сельское, и что смертность от туберкулеза в городах Европы на- чала падать задолго до того, как были разработаны меры эффективной борьбы с ним. Более того, селекционерам удалось вывести породы кроликов с большей или меньшей восприимчивостью к туберкулезу. В исследованиях на монозиготных близнецах удалось доказать, что их конкордант- ность по туберкулезу значительно выше (53%), чем у дизиготных (22%) Селективная роль хронических или дегенеративных заболеваний (например, атеросклеро- за), напротив, очевидно, незначительная, поскольку эти болезни обычно губят организм в зрелом и старческом возрасте после того, как он произвел потомство, и поэтому генотипы, имеющие пред- расположенность к таким заболеваниям не элиминируются в процессе естественного отбора. Генетическая сопротивляемость по отношению к инфекционным и некоторым другим бо- лезням, без сомнения, существует, однако лишь в редких случаях удалось определить гены, ответ- ственные за такую сопротивляемость, и выяснить их метаболическую защитную роль. Одними из наиболее изученных генетических механизмов сопротивляемости человеческого организма явля- ются таковые по отношению к малярии. В частности, имеются данные, свидетельствующие о том, что наиболее часто встречающиеся в современных популяциях три типа полиморфизма – серпо- видноклеточность, талассемия и недостаточность фермента глюкозо-6-фосфатдегидрогеназы – обязаны своим происхождением селективному действию тропической малярии. Географическое распределение этих признаков совпадает с распределением областей с высокой частотой малярии на Земном шаре. Данные признаки обуславливают невозможность нормального развития маля- рийных плазмодиев в несколько измененных вследствие серповидноклеточности или талассемии эритроцитах; такие эритроциты после заражения малярийным плазмодием разрушаются, не давая возможности малярийному плазмодию размножаться. Установлено, что во многих районах, эндемичных по малярии, в крови детей с серповид- ноклеточностью или с недостаточностью фермента глюкозо-6-фосфатдегидрогеназы содержится гораздо меньше малярийных плазмодиев по сравнению с зараженными плазмодием индивидами с отсутствием указанных полиморфизмов. Согласно данным археологии, в странах Средиземномо- рья в древности существовала связь между географическим распределением малярии и генов та- лассемии. Подобная устойчивость к малярии способствовала выживанию детей, гетерозиготных 102 по гену серповидноклеточности и гомозиготных по генам талассемии и недостаточности глюкозо- 6-фосфатдегидрогеназы и, по-видимому, повышала плодовитость женщин с указанными особен- ностями генотипа. Таким образом, малярия служила общим селективным фактором, благоприят- ствующим закреплению независимых мутаций – серповидноклеточности, талассемии и недоста- точности глюкозо-6-фосфатдегидрогеназы. Предполагают, что некоторые генетически обусловленные неинфекционные заболевания человека также могут быть связаны с закреплением в процессе естественного отбора определен- ных аномальных генов, кодирующих признаки, оказавшиеся полезными для человека на опреде- ленном этапе антропогенеза. Так, гиперостоз (генетически обусловленное и наследующиеся по аутосомно-рецессивному типу патологическое разрастание неизмененной костной ткани) впервые был обнаружен у земледельцев неолитической эпохи, расчищавших участки от леса под пашни. Очевидно, такое разрастание костной ткани, обусловленное дефектом определенных генов, отчас- ти оказалось полезным при длительной механической нагрузке на кости и поэтому закрепилось в процессе естественного отбора. Гиперостоз не обнаружен в предшествующем охотничьем перио- де, когда человек занимал под пашню преимущественно свободные от леса сухие земли. Несмотря на то, что до сих пор не удалось идентифицировать конкретные гены, опреде- ляющие восприимчивость к таким инфекционным заболеваниям как туберкулез, корь или полио- миелит, тем не менее существуют убедительные данные, свидетельствующие в пользу определен- ной роли генетических факторов в устойчивости к этим заболеваниям. Так, было установлено, что в последовательном ряду поколений некоторых популяций людей, длительное время не прибе- гавших к каким-либо лечебным мерам, постепенно снижалась смертность от некоторых инфекци- онных заболеваний. С другой стороны, известны случаи повышенной частоты тех или иных ин- фекционных заболеваний в определенных семьях, несмотря на то, что условия существования этих семей ничем не отличаются от условий других семей с более низкой заболеваемостью этими болезнями. Некоторые популяции оказываются гораздо менее восприимчивыми к определенным болезням, хотя условия возникновения и распространения этих инфекций у них одинаковы с дру- гими популяциями. В подобных случаях нелегко отличить приобретенный иммунитет от генети- чески обусловленной более высокой резистентности. Вместе с тем опыты на животных показыва- ют, что путем искусственного отбора можно вывести линии животных, обладающих повышенной резистентностью или, наоборот, восприимчивостью ко многим болезням, в том числе и к некото- рым, свойственным человеку (туберкулезу у кроликов, полиомиелиту у мышей, чуме у крыс). Еще одно доказательство в пользу генетической предрасположенности к тем или иным заболеваниям дает изучение заболеваемости определенными болезнями у монозиготных близнецов. В частности, монозиготные близнецы обладают гораздо более высокой конкордатностью (сопряженная заболе- ваемость близнецов) по наличию (или отсутствию) данной болезни, чем дизиготные и прочие сиб- сы. Так, конкордатность по полиомиелиту у монозиготных близнецов составляет 35%, тогда как у дизиготных и других сибсов – 6%. Более того, установлено, что в США более изолированные группы людей гораздо чаще болеют полиомиелитом, чем популяции с большой плотностью, что обусловлено закреплением в процессе естественного отбора среди крупных популяций генотипов с высокой устойчивостью к этому заболеванию. Несмотря на то, что генетические факторы играют важную роль в восприимчивости людей ко многим инфекционным болезням, все же роль этих факторов в географическом распределении инфекционных заболеваний, по-видимому, все же подчиненная. В целом, в основе различий по частоте и степени тяжести ряда инфекционных заболеваний в различных популяциях людей лежат следующие факторы: различия в экологических условиях, способствующих возникновению и распространению возбудителей болезней; генетически обусловленные различия в уровне резистентности организма к определенным возбудителям; общественно-экономические факторы (например, недоедание, недостаточно развитая сеть медицинских учреждений и профилактических мероприятий и т.д.). |