5 курс / Пульмонология и фтизиатрия / Туберкулёз Под ред. Фридена Т

68.Что представляет собой молекулярная эпидемиология и какова ее роль

в борьбе с туберкулезом?

К. Де Реймер (K. De Riemer)1, П.М. Смол (P. M. Small)2

Что такое молекулярная эпидемиология?

Молекулярная эпидемиология представляет собой сочетание лабораторных мето дов молекулярного исследования, направленных на идентификацию индивиду альных штаммов бактерий, с традиционными методами полевых эпидемиологи ческих исследований, позволяющих определять особенности и распространение заболевания [1]. Изучение структуры ДНК микобактерий туберкулеза с помощью методики полиморфизма длины ее рестрикционных фрагментов (RFLP) позволя ет судить о генетическом родстве штаммов микобактерий, выделенных от боль ных. Пациенты, инфицированные идентичными штаммами микобактерий, веро ятно, заразились друг от друга или от общего источника. Таким образом, в контек сте эпидемиологических данных имеется возможность получить доказательства трансмиссии инфекции между больными активными формами туберкулеза.

Технология молекулярной эпидемиологии имеет определенные ограничения. Так, до сих пор невозможно проследить трансмиссию инфекции, если не полу чены культуры микобактерий туберкулеза от каждого больного. Исследование ДНК требует высокого качественного контроля и соответственно высокой ква лификации и профессионализма лабораторных работников. Не менее важное значение имеют гипотеза, требующая тестирования, план, наиболее подходящий для ее тестирования, а также четко определенная и правильно выполняющаяся схема выборочного исследования. Например, отсутствие дополнительной эпиде миологической информации существенно ограничивает и обедняет информа цию о сериях случаев туберкулеза, получаемую методами анализа ДНК.

Какова роль молекулярной эпидемиологии в борьбе с туберкулезом?

Методы молекулярной эпидемиологии были впервые использованы при ис следованиях вспышек туберкулеза, для того чтобы проследить и подтвердить

1Аспирант Отдела инфекционных болезней и географической медицины Медицинского центра Стэнфордского университета, Стэнфорд (США).

2Адъюнкт профессор Отдела инфекционных болезней и географической медицины Меди цинского центра Стэнфордского университета, Стэнфорд (США).

344

ЧТО ПРЕДСТАВЛЯЕТ СОБОЙ МОЛЕКУЛЯРНАЯ ЭПИДЕМИОЛОГИЯ И КАКОВА ЕЕ РОЛЬ В БОРЬБЕ С ТУБЕРКУЛЕЗОМ?

предполагаемые эпидемиологические взаимосвязи, а также для демонстрации эффективности методов контроля. Исследование ДНК штаммов микобакте рий от разных больных было проведено при вспышке туберкулеза в учрежде нии для лиц, инфицированных ВИЧ. В сочетании с информацией, получен ной при эпидемиологическом обследовании (опросы больных и кривая эпиде мии), стало возможным точно установить источник инфекции и всю цепочку ее трансмиссии. Не менее важным было и то обстоятельство, что методы мо лекулярного анализа служили подтверждением рекомендованных меропри ятий, они сделали объективным мониторинг, существенно дополнили специ фичность и целенаправленность мероприятий органов здравоохранения. Это касалось скрининга и раннего выявления новых случаев туберкулеза, их изо ляции от других восприимчивых контактов, а также проведения профилакти ческой химиотерапии инфицированным контактам. Последующий эпидемио логический надзор за учреждением, где имела место вспышка туберкулеза, подтвердил эффективность проведенных мероприятий и продемонстрировал разрыв цепочки трансмиссии инфекции [2].

Исследования вспышек туберкулеза в последние годы проводится с исполь зованием методов молекулярной генетики, что позволяет установить новые ме ста и источники распространения туберкулеза. Методы молекулярной эпиде миологии убедительно продемонстрировали пути трансмиссии туберкулеза, имевшие место в заведениях типа коммерческих [3] и нелегальных баров [4],

втрущобах [5] и тюрьмах [6–9], в приютах и в иных местах, используемых без домными в городах [10, 11]. Эти методы позволили быстро исключить возмож ность возникновения вспышек туберкулеза, не прибегая к дорогим и длительным эпидемиологическим исследованиям и к несоответствующим вмешательствам. Мини эпидемии туберкулеза и даже отдельные случаи заболевания, связан ные с заражением от больного, выявленного уже много лет тому назад, под твердили важность и необходимость лечения каждого, самого «трудного» не дисциплинированного пациента [12]. Столь же важно быстро и эффективно выявлять контактных лиц для проведения мер профилактики. Методы молеку лярной эпидемиологии были использованы при подтверждении трансмиссии туберкулеза в лечебных учреждениях. Это были не только случаи переноса ин фекции от одного больного к другому, но и заражение медицинских работников от больных или, наоборот, больных от медицинских работников [13, 14]. Доку ментирован также перенос инфекции при неадекватной стерилизации инстру ментария, например бронхоскопов [15, 16]. Значимость подобной информации состоит в том, что установление мест и путей переноса инфекции ориентирует

вмероприятиях по предотвращению трансмиссии туберкулеза. Эффективное их проведение может сократить или прекратить новые случаи заболевания.

Применение методов молекулярной эпидемиологии при исследованиях, проводимых на уровне популяций, представляет особые трудности из за их до роговизны и необходимости большой лабораторной базы. Тем не менее они обеспечивают получение новых, не достижимых иными методами знаний о ди намике трансмиссии туберкулеза в сообществе. Примером может служить мас совое исследование, проводившееся в Сан Франциско (США) на протяжении

345

МОНИТОРИНГ

7 лет. Оно четко продемонстрировало, что снижение частоты трансмиссии ту беркулезной инфекции частично обусловлено результатами мероприятий, предпринятых службой здравоохранения. Эти мероприятия существенно снизи ли число случаев заражения туберкулезом среди уроженцев США, что подтвер ждалось закономерным снижением числа «пучков» инфекции среди них [17]. Число иммигрантов среди больных туберкулезом в Сан Франциско превыша ет 65%, но они также весьма редко становятся источниками инфицирования уроженцев США. В подавляющем большинстве случаев трансмиссия туберку лезной инфекции среди городских жителей – уроженцев США – связана с факто рами риска, например, с ВИЧ инфекцией, токсикоманией и бездомностью [18]. Методы молекулярной эпидемиологии использовались при исследованиях, проводившихся в южном районе Мехико на протяжении 5 лет. Оно показало, что частота «пучков» и первичной лекарственной устойчивости, отражавшие недавнюю трансмиссию туберкулеза, закономерно снижались после внедрения

впрактику стратегии DOTS (неопубликованные данные Garcia Garcia M.; На циональный институт народного здравоохранения, Мехико).

Методы молекулярной эпидемиологии могут быть очень полезны в установле нии перекрестной контаминации лабораторных культур, которые имеют место

в1–4% случаев даже в самых квалифицированных бактериологических лабора ториях [19]. Кроме того, эти методы позволяют выявить экзогенную суперин фекцию [20, 21], а также одновременное инфицирование не менее чем двумя штаммами микобактерий [22] туберкулеза. Возможность подобного феномена допускалась, но доказать его удалось только с помощью изучения особенностей структуры ДНК разных штаммов возбудителя. В настоящее время ряд научных центров проводит изучение роли реинфекции преимущественно в странах со значительным распространением туберкулеза. Именно соотношение между недавней инфекцией и реинфекцией среди заболевших туберкулезом может служить иллюстрацией эффективности работы службы общественного здра воохранения. Ответ на данный вопрос может дать только молекулярная эпи демиология.

Методы молекулярной эпидемиологии также показали, что распростра нителями туберкулеза могут служить больные, в мазках мокроты которых микобактерии туберкулеза не обнаруживаются. Именно такие больные ТБ с отрицательными результатами бактериоскопии мазков мокроты становятся ис точником трансмиссии туберкулеза в каждом пятом случае заболевания, отмеча емого в сообществах с незначительной распространенностью этой инфекции [23]. Молекулярная эпидемиология в сочетании с традиционными методами исследо вания (например, кожные туберкулиновые пробы) позволяет выявить наиболее вирулентные и патогенные штаммы возбудителя туберкулеза [24].

Как молекулярная эпидемиология будет использоваться в будущем?

Представляется вполне вероятным, что методики молекулярного генотипиро вания (например, анализ RFLP) будут и в дальнейшем использоваться при ис

346

ЧТО ПРЕДСТАВЛЯЕТ СОБОЙ МОЛЕКУЛЯРНАЯ ЭПИДЕМИОЛОГИЯ И КАКОВА ЕЕ РОЛЬ В БОРЬБЕ С ТУБЕРКУЛЕЗОМ?

следованиях перекрестной контаминации в условиях бактериологических ла бораторий. Они приобретут все более важное значение в установлении источ ников возникновения вспышек туберкулеза, а также в дифференциации реци дивов заболевания и случаев экзогенной реинфекции [25]. Если же предвари тельные результаты исследований, выполненных методами молекулярной эпидемиологии, подтвердят существование специфических различий между отдельными штаммами возбудителя, то появится возможность использовать эти различия для улучшения мер профилактики и лечения туберкулеза. Соот ветственно резко возрастет роль этих методов в борьбе с туберкулезной инфек цией. Важное значение могут приобрести сведения о различиях в инфекцион ной способности и в патогенности различных штаммов микобактерий тубер кулеза. Сравнительный геномный анализ микобактерий туберкулеза может выявить генетические детерминанты их вирулентности, способности образо вывать аэрозоли, инфективности, патогенности, лекарственной устойчивости и иных факторов, важных для патогенеза туберкулеза. Молекулярная эпиде миология и функциональная геномика могут внести существенный вклад в разработку новых подходов и методов диагностики туберкулеза, в создание новых лекарств и в конечном итоге вакцин.

Литература

1.Thompson RCA, ed. Molecular epidemiology of infectious diseases. New York, Oxford University Press, 2000.

2.Daley CL et al. An outbreak of tuberculosis with accelerated progression among persons infected with the human immunodeficiency virus. An analysis using restriction fragment length polymorphisms. New England Journal of Medicine, 1992, 326:231–235.

3.Kline SE, Hedemark LL, Davies SF. Outbreak of tuberculosis among regular patrons of a neighborhood bar. New England Journal of Medicine, 1995, 333:222–227.

4.Garcia Garcia M et al. The role of core groups in transmitting Mycobacterium tuberculosis in a high prevalence community in Southern Mexico. International Journal of Tuberculosis and Lung Disease, 2000, 4:12–17.

5.Leonhardt KK et al. A cluster of tuberculosis among crack house contacts in San Mateo County, California. American Journal of Public Health, 1994, 84:1834–1836.

6.March F et al. Predictors of tuberculosis transmission in prisons: an analysis using conventional and molecular methods. AIDS, 2000, 14:525–535.

7.Chaves F et al. A longitudinal study of transmission of tuberculosis in a large prison pop ulation. American Journal of Respiratory and Critical Care Medicine, 1997, 155:719–725.

8.Ferreira MM et al. Tuberculosis and HIV infection among female inmates in Sao Paulo, Brazil: a prospective cohort study. Journal of Acquired Immune Deficiency Syndrome and Human Retrovirology, 1996, 13:177–183.

9.Valway SE et al. Outbreak of multi drug resistant tuberculosis in a New York State prison, 1991. American Journal of Epidemiology, 1994, 140:113–122.

10.Barnes PF et al. Transmission of tuberculosis among the urban homeless. Journal of the American Medical Association, 1996, 275:305–307.

347

69.Возможно ли держать туберкулез под контролем?1

Т. Фриден (T. Frieden)2

Твердое убеждение в том, что туберкулез подобно погоде можно описывать, но не контролировать, сохраняется во многих регионах мира. Улучшение со циально экономических условий приводит к уменьшению туберкулеза [1, 2]. Данное наблюдение позволило ряду авторов прийти к ошибочному заключе нию о том, что контроль туберкулеза может быть обеспечен только путем улучшения жизненного уровня. Однако уже ранее было предсказано на осно ве теоретических данных [3], а в настоящее время подтверждено на практике, что эффективная борьба с туберкулезом может быть обеспечена почти в лю бых социально экономических условиях [4–6].

Критериями контролируемости туберкулеза служат такие эпидемиологиче ские показатели, как бремя, связанное с этой инфекцией, смертность, распро страненность болезни, показатель инфицированности и заболеваемость. Они представлены ниже в порядке значимости в плане контроля.

Бремя туберкулеза

Бремя туберкулеза для всего общества (болезнь, инвалидизация, прямые и кос венные затраты) может быть быстро снижено при ранней диагностике и эффек тивном лечении этого заболевания. Успешная химиотерапия туберкулеза при вела не только к резкому снижению смертности, но и существенно сократила продолжительность данного заболевания. Туберкулез при отсутствии эффектив ного лечения длится в среднем не менее 2 лет. Проведение краткосрочной хи миотерапии под непосредственным наблюдением у больных с симптомами ту беркулеза, развившимися около 1 мес тому назад, обеспечивает восстановление всех функций уже через 1 или 2 мес. Таким образом, период нетрудоспособнос ти может быть сокращен с 24 мес или более до 2,5 мес, т. е. на 90%. Если глобаль ная цель по раннему выявлению туберкулеза будет достигнута (см. главу 54 «Что является глобальными целями борьбы с туберкулезом и что служит основой для их достижения?»), то это приведет к всеобщему снижению распространенности туберкулеза примерно на две трети, даже без учета существенного снижения по казателя заболеваемости туберкулезом.

1Адаптировано и перепечатано с разрешения из International Journal of Epidemiology, 2002, 31:894–899.

2Специалист по здравоохранению Отдела борьбы с туберкулезом Регионального бюро ВОЗ для Юго Восточной Азии, Нью Дели (Индия).

349

МОНИТОРИНГ

Рис. 22

Снижение смертности от туберкулеза в Перу, 1990–1999 гг.а

а Источник: пункт 5 в списке литературы

Смертность

Химиотерапия туберкулеза под непосредственным наблюдением существенно снижает показатели смертности от этого заболевания. Подобный эффект отме чен уже в первой фазе противотуберкулезной терапии, когда назначение даже од ного единственного препарата приводило к наглядному, хотя и быстропроходя щему снижению смертности. Современные схемы химиотерапии, проводимые под должным контролем, обеспечивают выздоровление почти в 100% случаев у больных с сохраненной лекарственной чувствительностью возбудителя. Это наглядное снижение показателя смертности носит устойчивый характер. Между тем при отсутствии должного лечения от туберкулеза умирают 50–80% больных, в мокроте которых микобактерии обнаруживаются методом бактериоскопии [7]. В странах с плохо организованной программой борьбы с туберкулезом умирает около 30% таких больных [8]. В противоположность этому использование про граммы DOTS позволило снизить смертность от туберкулеза до 5% и менее. Так, смертность среди 725 275 вновь выявленных в 1998 г. и леченных по программе DOTS больных с положительными результатами бактериоскопии мазков мокроты составила не более 3,8% [9].

Программа DOTS обеспечивает значительное снижение смертности от ту беркулеза по данным стран, ведущих основную документацию. Например, рез кое снижение смертности (на 80%) в Перу было достигнуто всего за 3 года эф фективного выполнения программы DOTS [5] (рис. 22). Такие результаты уда лось получить благодаря более ранней диагностике туберкулеза, проведению непосредственно контролируемой и эффективной противотуберкулезной хи миотерапии, а также благодаря более полному охвату заболевших лечением по

350

ВОЗМОЖНО ЛИ ДЕРЖАТЬ ТУБЕРКУЛЕЗ ПОД КОНТРОЛЕМ?

программе DOTS. В Индии смертность среди больных туберкулезом с положи тельными результатами бактериоскопии мазков мокроты, лечившихся по ста рым программам, достигала 20–30%. Внедрение программы DOTS снизило этот показатель до 4%, т. е. почти в 7 раз [8]. Если учитывать всех заболевших (пациентов и с положительными, и с отрицательными результатами бактериоскопии мазков мокроты ), то снижение смертности, достигнутое бла годаря программе DOTS, составит около 18%, даже несмотря на включение по вторных случаев заболевания и значительное увеличение числа вновь выявлен ных больных. Лечение по программе DOTS, проводимое в Индии с начала 2002 г. и охватившее более 2 млн человек, спасло жизни более чем 350 000 боль ных. В Китае эта программа ежегодно предотвращает не менее 50 000 случаев смерти [10].

Распространенность заболевания

Быстрое снижение распространенности туберкулеза также вполне возможно. В странах с плохо функционирующей программой борьбы с туберкулезом соот ношение между показателями заболеваемости и распространенности этой ин фекции достигает 1:3,5 [11]. Достижение глобальных целей борьбы с туберкуле зом приведет к быстрому снижению показателей распространенности туберку леза, даже если ежегодную химиотерапию будет получать небольшое число за регистрированных больных. Модель, представленная на рис. 23, может служить иллюстрацией данного положения. Согласно данной модели заболеваемость туберкулезом в начале работы составила 100 вновь выявленных больных ТБ с положительными результатами бактериоскопии мазков мокроты на 100 000 на селения. Соответственно соотношение заболеваемости и распространеннос ти (болезненность) составляет 1:3,5. Модель исходит из того положения, что уже достигнуты глобальные цели по выявлению новых случаев заболевания (70% вновь выявленных больных ТБ с положительными результатами бакте риоскопии мазков мокроты), по эффективности химиотерапии (излечение 85%), а также что около половины всех зарегистрированных больных ТБ с положи тельными результатами бактериоскопии мазков мокроты ежегодно лечатся как впервые заболевшие [12]. Эффективность такого лечения также соответствует поставленным глобальным целям (равна 85%). Заболеваемость туберкулезом в этих условиях будет ежегодно снижаться на 5%, если допустить, что число без результатности лечения будет таким же, как в среднем при выполнении програм мы DOTS [9]. Как показано на рис. 23, снижение распространенности тубер кулеза может происходить весьма быстро, снижение менее чем наполовину по сравнению с предыдущим уровнем может произойти всего за 3 года.

Реальность данной теоретической модели была подтверждена при выполне нии программ как в развитых, так и в развивающихся странах. Интенсивное выполнение программы борьбы с туберкулезом в городе Колин (бывшая Чехос ловакия) с населением 100 000 человек способствовало снижению распростра ненности хронических форм туберкулеза более чем на 33% в год. Это составля

351

ВОЗМОЖНО ЛИ ДЕРЖАТЬ ТУБЕРКУЛЕЗ ПОД КОНТРОЛЕМ?

ет почти 1/4 показателя за предшествующие 3 года [13]. В г. Нью Йорке число больных с продолжительным бактериовыделением по методу посева за 3 года снизилось на 2/3 (более чем на 30% ежегодно) [14, 15]. Эти данные удалось четко документировать, поскольку система мониторинга позволяла учитывать почти каждого больного с бактериологически подтвержденным диагнозом туберкуле за [4]. Распространенность случаев туберкулеза с положительными результатами бактериоскопии мазков мокроты в Пекине, по материалам обзоров, в период с 1979 по 1990 г. снизилась на 87% – с 127 до 16 на 100 000. Соответственно, это снижение удерживалось на ежегодном уровне 17% в течение 11 лет [16].

Показатель инфицированности

Темпы инфицирования населения микобактериями туберкулеза во многом оп ределяют течение эпидемии во всем сообществе. Поэтому скорость снижения показателя инфицированности туберкулезом приобретает важное значение для продолжительного контроля этого заболевания. Риск инфицирования туберку лезными микобактериями в индустриально развитых странах ежегодно снижа ется примерно на 5% и даже более. Подобное снижение началось еще до на ступления эры противотуберкулезной химиотерапии. После разработки мето дов специфической химиотерапии туберкулеза показатель инфицированности уменьшался на 15% и более в год [17]. В противоположность этому в развиваю щихся странах снижение показателя инфицированности крайне невелико или вообще отсутствует, если не существует эффективной противотуберкулезной службы.

Ранняя диагностика и эффективная химиотерапия туберкулеза способны быстро снизить риск инфицирования. Теоретически представляется вполне возможным ежегодное снижение этого показателя на 10% и даже более и в раз вивающихся странах [3]. Тем не менее лишь в небольшом числе исследований пытались проследить это явление в развивающихся странах. Трудности при этом возникали при обеспечении последовательности и – при трактовке ре зультатов туберкулиновых кожных тестов в одной и той же популяции, но в раз ные периоды. По материалам одного из таких исследований, проведенных в Республике Корея, риск инфицирования ежегодно снижался на 8–14%, хотя эффективность лечения больных туберкулезом была ниже 85% [18]. В странах с широким распространением вакцинации БЦЖ отражением опасности инфи цирования может служить частота развития туберкулезного менингита у детей. Исследования, проведенные в Пекине в период с 1986 по 1996 г., установило снижение частоты туберкулезного менингита с 2,1 до 0,1 на 100 000, или еже годное снижение на 26% [16]. Однако частично это могло быть результатом проведения вакцинации БЦЖ.

353