Что происходит, когда мы передаём животным наши болезни? Чем передача нами инфекций животным опасна для нас самих?
Автор: эпидемиолог Тара Смит (Tara C. Smith). Преподаёт в колледже ветеринарной медицины и колледже здравоохранения в Университете штата Айова (США).
Перевод с английского — научный журналист Екатерина Шутова.
Главное: если мы хотим свести наши болезни к минимуму, нам необходимо лучше понимать те организмы, что обитают в общих с человеком экосистемах.
Когда учёные размышляют о том, как микробы переходят от одного вида-хозяина к другому, они обычно фокусируются на моменте передачи патогенов животных людям. Но обмен патогенами — не игра в одни ворота. Вероятно, люди «поделились» SARS-CoV-2 — вирусом, который вызывает COVID-19, — с дикими оленями, норками, гориллами, обитающими в неволе, домашними кошками и собаками и многими другими видами. Передача инфекций от человека животным называется spillback («обратный поток», «обратное распространение»). Случаи такого распространения инфекций могут иметь серьёзные последствия и для нас, и для домашних питомцев, и для диких видов.
Какие болезни мы можем передавать животным?
Из всех случаев передачи заболеваний от людей к животным наиболее изучены ситуации с вирусными инфекциями. Например, в течение пандемии свиного гриппа в 2009 году, вызванной вирусом H1N1, много различных животных — включая свиней
https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/25833052/
и хорьков
https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/22697485/
— заразились от человека.
(А ещё мы, вероятно, заразили хрюшек гриппом во время пандемии 1918 года, которая была также вызвана вирусом H1N1.
https://academic.oup.com/aje/article/187/12/2498/5059949
С тех пор H1N1 эволюционирует в популяциях свиней по всему миру). Первые передачи вируса в 2009 году от человека свиньям произошли во время сельскохозяйственных ярмарок — типичного места передачи гриппа от вида к виду; заметили случаи заражения на ранних этапах пандемии и владельцы хорьков. Городские животные, обитающие в парках, также пострадали от H1N1. Так, в парках Ванкувера обнаружили H1N1-положительных скунсов.
https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/30552753/
Такие чётко задокументированные случаи — лишь малая часть того, что происходит каждый год.
А что насчет бактерий?
Передача бактерий может происходить чаще, чем передача вирусов — по нескольким причинам. Бактерии могут размножаться в большем числе видов, поскольку им, в отличие от вирусов, часто не требуются определённые рецепторы в клетках хозяев. Бактерии могут также плодиться на или в слизистых оболочках, на коже и в кишечном тракте большого количества животных, что облегчает процессы трансмиссии от человека к животному и от животного к человеку. При этом бактериальное заражение заметить гораздо сложнее, чем вирусное — потому что бактерии колонизируют хозяев, но при этом реже, чем вирусы, вызывают болезнь.
Многочисленные исследования выявили у животных spillback-бактерию Mycobacterium tuberculosis, вызывающую туберкулёз. О слонах, заражённых туберкулёзом, известно с древних времен:
https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S1472979220301293
возможно, Mycobacterium tuberculosis кочует туда-сюда между слонами и людьми.
https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/9621200/
Также вероятно, что болезнь Хансена — или проказа — в своё время передалась от человека броненосцу. Сейчас же люди заражаются проказой, охотясь на этих млекопитающих и потребляя их мясо.
https://www.nejm.org/doi/full/10.1056/nejmoa1010536
Подобный процесс — это пример вторичного распространения, когда люди заражаются заболеванием, которое они же первоначально и передали животным.
Чем передача нами инфекций животным опасна для нас самих?
Когда микробы неоднократно размножаются в организмах различных животных, их эволюционные пути могут отличаться от одного вида-хозяина к другому, что грозит появлением новых штаммов, которые при повторном заражении людей будут «ускользать» от иммунитета.
Рассмотрим случай золотистого стафилококка (Staphylococcus aureus), вызывающего широкий спектр недугов — от лёгких кожных заболеваний до тяжёлой антибиотикорезистентной пневмонии и других антибиотикорезистентных инфекций. У Staphylococcus aureus широкий круг хозяев. Эта бактерия размножается в организмах млекопитающих — от дельфинов до горных козлов, а также встречается у многих видов рыб и птиц.
https://www.mdpi.com/2079-6382/9/2/89
Так же, как и в случае с лепрой и броненосцами, исследования с применением секвенирования генома подтвердили, что Staphylococcus aureus много раз переходил от человека к животным и обратно.
https://www.pnas.org/doi/full/10.1073/pnas.0909285106
Но в этом сюжете с переходами есть неприятный поворот: продолжая эволюционировать, бактерия приобретает в организмах животных устойчивость к антибиотикам. Когда она возвращается к человеку при вторичной передаче, её становится сложнее лечить.
Похожим образом человеческий вариант E. Coli мог пройти такой же цикл «передач» между домашними животными и хозяевами. Штамм с высокой резистентностью к антибиотикам, который часто встречается в больницах и называется O25:H4-ST131, был выявлен во время общеевропейского исследования ветеринарными врачами (специалистами по эпизоотиям) домашних питомцев, страдавших от инфекций мочевыводящих путей, воспаления ран или диареи.
https://academic.oup.com/jac/article/65/4/651/824915?login=false
Кроме того, мы уже можем наблюдать вторичный перенос SARS-CoV-2. В то время как многие учёные утверждают, что источником штамма омикрон, который появился в конце 2021 года, был пациент с подавленным иммунитетом и хронической инфекцией, некоторые мутации омикрона уже встречались ранее в линиях коронавируса, адаптированных к организмам грызунов.
https://www.nature.com/articles/d41586-022-00215-2
Возможно, популяции грызунов — таких как городские крысы — заразились человеческими вирусами через сточные воды, что позволило вирусу развиться в штамм омикрон и вернуться обратно в человеческую популяцию после контакта человека с крысами.
А что насчёт здоровья животных?
Spillback-инфекция может нанести ущерб уязвимым популяциям диких животных. Недавнее исследование описывает возможный сценарий, в котором животное-мишень «возвратной» инфекции оказывается не переносчиком, а тупиковым хозяином с высокой смертностью. Возвращение болезни в популяцию может привести к катастрофическим последствиям. И даже поставить вид под угрозу исчезновения.
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/ele.14003
Учёные, которые наблюдали за горными гориллами из Центральной Африки, находящимися под угрозой исчезновения, обнаружили, что в 2009 году в этой популяции распространился метапневмовирус человека (hMPV).
https://wwwnc.cdc.gov/eid/article/17/4/10-0883_article
HMPV — это респираторный патоген, который вызывает у людей заболевание, похожее на грипп. В 2009 учёные обнаружили похожие симптомы у группы горных горилл в охраняемом парке Руанды. В итоге в тканях умершей от инфекции гориллы исследователи нашли пресловутый hMPV. Неизвестно, как гориллы заразились метапневмовирусом человека, однако обнаруженный штамм hMPV соответствовал штамму, выявленному у жителей Южной Африки (экотуризм — привычное дело в парке, в котором обитают гориллы). В 2008 году у шимпанзе из Кот-д’Ивуара, умерших от респираторных инфекций, обнаружили штаммы hMPV и респираторно-синцитиального вируса человека (HRSV).
https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0960982208000171?via%3Dihub
HMPV — это респираторный патоген, который вызывает у людей заболевание, похожее на грипп. В 2009 учёные обнаружили похожие симптомы у группы горных горилл в охраняемом парке Руанды. В итоге в тканях умершей от инфекции гориллы исследователи нашли пресловутый hMPV. Неизвестно, как гориллы заразились метапневмовирусом человека, однако обнаруженный штамм hMPV соответствовал штамму, выявленному у жителей Южной Африки (экотуризм — привычное дело в парке, в котором обитают гориллы). В 2008 году у шимпанзе из Кот-д’Ивуара, умерших от респираторных инфекций, обнаружили штаммы hMPV и респираторно-синцитиального вируса человека (HRSV).
https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0960982208000171?via%3Dihub
Позже учёные подробно исследовали проблему spillback внутри африканских популяций человекообразных обезьян. По словам специалистов, инфекции, которые люди передали приматам, могут повлечь ужасающие последствия для популяций последних. Учёные предложили туристам, приезжающим в близлежащие районы, держаться от обезьян подальше, носить маски, а также привиться от самых разных заболеваний. Жаль, но нам неизвестно, достаточно ли этих мер предосторожности, чтобы защитить популяции приматов.
Могут ли другие патогены возвращаться от людей к животным?
Грибы и паразиты тоже могут «перепрыгивать» с людей на животных. Однако эти патогены, как правило, менее смертоносны, нежели вирусы и бактерии — и в силу этого часто не так хорошо изучены в человеческой популяции. Как результат — spillback-событий с их участием зафиксировано меньше.
Особенно сложно отследить распространение паразитов. У них сложный жизненный цикл, и это снижает возможность их «перескакивания» с вида на вид. Многие паразиты постоянно присутствуют в окружающей среде — поэтому и не всегда ясно, являются ли источником инфекции именно люди. Однако учёные, основываясь на косвенных доказательствах, подозревают, что несколько случаев всё-таки было. Например, по мнению исследователей, люди передали вызывающего диарею и спазмы в животе желудочно-кишечного паразита Giardia duodenalis красным колобусам в национальном парке Кибале, Западная Уганда.
https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0960982208000171?via%3Dihub
Дело в том, что паразиты у людей и колобусов оказались молекулярно схожими. А также в том, что в деревнях поблизости от национального парка распространённость Giardia duodenalis у людей оказалась чрезвычайно высокой.
Теперь о грибах. Дрожжеподобный гриб Candida albicans вызывает у людей разные симптомы — в том числе инфекции влагалища, мочевыводящих путей, кожи и полости рта. Согласно одному исследованию, человеческие типы Candida albicans у диких животных встречаются редко — тем не менее, они встречаются.
https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC2547061/
Авторы статьи выступили с гипотезой, что дикие животные заражаются такими паразитами через окружающую среду. Окружающая среда, в свою очередь, кишит «побочными продуктами деятельности человека» — например, подгузниками и объедками. Человеческие штаммы Candida albicans были также обнаружены у домашних животных.
Как отследить «обратный поток»?
Переход болезней животных к человеку (spillover) распознаётся, как правило, или во время рутинного эпидемиологического контроля — когда новые занесённые в человеческую популяцию патогены попадают в поле зрения специалистов и изучаются, или становясь причиной широко распространяющихся инфекций, как произошло с ВИЧ, SARS-CoV-1, SARS-CoV-2, вирусом Эбола и т.д. А вот чтобы обнаружить spillback, нужны деньги и удача. В нашем арсенале очень мало программ эпидемического надзора, отслеживающих человеческие патогены в популяциях животных. Соответственно, эпизоды spillback легко пропустить.
Инфекции «обратного потока» чаще всего обнаруживаются в популяциях животных, которые мы пристально мониторим: речь о домашних питомцах и скоте, о животных, живущих в неволе, и о тех, что находятся под угрозой исчезновения и потому требуют непрерывного наблюдения. Собственно, как раз эти животные постоянно контактируют с человеком — по этой причине, вероятно, именно они чаще всего и заражаются нашими микробами.
Многие случаи spillback сложно доказать. Да, часто патоген, свойственный для человека и обнаруженный у животного, предполагает трансмиссию от нашего вида другим популяциям. Но, учитывая, что многие патогены остаются неизменными в окружающей среде, человек и животное могут даже не быть в тесном контакте до того, как случится передача патогена. Даже если молекулярные типы патогенов совпадают, это далеко не значит, что передача произошла от человека к животному — или наоборот. И люди, и животные могли быть заражены, например, из неизвестного третьего источника.
Если мы хотим свести болезни к минимуму, нам необходимо лучше понимать те организмы, что обитают в общих с человеком экосистемах. Да, понятно, что основной фокус внимания сосредоточен на людях. Однако такая позиция может в конечном итоге дорого обойтись и нашему виду, и тем, кто делит с нами планету.
Источник: https://www.quantamagazine.org/what-happens-when-we-give-animals-our-diseases-20220427
Источник русскоязычного текста:
https://22century.ru/popular-science-publications/spillback
Спасибо