Биологи ТГУ провели самые масштабные в Евразии исследования распространения дирофиляриоза – опасного для человека паразитарного заболевания, основным переносчиком которого выступают малярийные комары. В ходе исследований, поддержанных РНФ (проект № 20-74-10040), был обнаружен большой очаг лёгочного дирофиляриоза в Сибири. Он стал вторым из ныне известных. Вместе с тем биологи получили новые данные об адаптивных способностях возбудителя болезни и предполагают, он будет «захватывать» все новые территории, продвигаясь на север и восток.
Дирофиляриоз – (с лат. «злая нить») — заболевание, вызываемое паразитированием нематод рода Dirofilaria. Медицинское значение имеют два вида: D. repens – подкожная форма, которая чаще встречается в Сибири. Второй возбудитель – D. immitis более опасен, он вызывает легочную форму болезни, может поселяться в сердце, легких, иногда попадает в мозг. Смертельно опасен для животных, у человека летальные исходы тоже возможны, но происходят гораздо реже. В целом, на территории РФ это заболевание встречается довольно редко (менее 0,3 % от выявленных случаев дирофиляриоза). D. immitis распространён и доминирует на юге. До недавнего времени в Сибири был известен всего один очаг легочной дирофилярии — на Алтае, в то время как возбудитель подкожной формы (D. repens) распространен по Западной Сибири довольно широко. В цепочке передачи заболевания участвуют комары и хищные млекопитающие, кровью которых кормятся кровососущие комары.
– В последнее десятилетнее явно прослеживается тенденция к продвижению дирофиляриоза в северные широты. Предположительно, это продвижение обусловлено глобальным изменением климата, что позволяет возбудителю успешно адаптироваться к новым условиям, – говорит научный руководитель проекта, и.о. заведующего кафедрой генетики и клеточной биологии БИ ТГУ Глеб Артемов. – Изучение трендов изменения температур западносибирского региона за последние полвека показало существенное увеличение не только суммы эффективных температур, необходимых для развития паразита, за отдельно взятый сезон, но и возрастание среднегодовых температур, что создает более широкую основу адаптации паразита в условиях Сибири. Чтобы объективно оценить риски заражения дирофиляриозом в Западной Сибири, были предприняты масштабные исследования. Мы охватили ими территорию от Рубцовска на юге до Лабытнанги (ЯНАО) на севере и от Кургана и Тюмени на западе до Тегульдета и Кемерова на востоке.
В рамках мониторинга был обследован 171 населённый пункт. Изучено свыше 35 тысяч особей комаров, при этом выявлено около 1000 самок, заражённых дирофиляриозом. Большинство из нихх принадлежат к видам малярийных комаров Anopheles messeae и An. daciae.
По словам старшего научного сотрудника лаборатории экологии, генетики и охраны окружающей среды Владимира Бурлака, основного исполнителя проекта, в Томской области обнаружен очаг легочной дирофилярии D. immitis на сегодняшний день радиусом около 40 км, с центром в Колпашевском районе и тенденцией к нарастанию присутствия паразита. Для Западной Сибири это всего второй очаг, первый известен свыше 30 лет, он находится в окрестностях Барнаула.
– Наиболее вероятным выглядит предположение, что очаг зародился и стал расширяться из Колпашева по окрестным поселениям при завозе паразита в организме служебных собак, – говорит Владимир Бурлак. – Благодаря обширной зараженности популяций комаров, а также заболоченности региона и связанной с ней высокой влажности климата в окрестностях Колпашевской агломерации, такое сочетание факторов создает вполне реальную угрозу заражения человека легочным дирофиляриозом.
Также в условиях полевого эксперимента ученые исследуют скорость продвижения легочной дирофилярии на север. Это должно показать, насколько успешно проходит процесс ее адаптации к современным сибирским условиям. Предварительные результаты появятся уже в новом году, после молекулярно-генетического анализа экспедиционных материалов.
Чтобы оценить адаптационные возможности возбудителя болезни, учёные провели несколько серий лабораторных экспериментов. Исследования показали, что дирофилярии D. repens оказались устойчивы к охлаждению при -4 °С в течение до 18 часов (когда выживало около 30% популяции паразита). Этот факт говорит о том, что весенние и осенние кратковременные заморозки, характерные для западносибирского климата, не в состоянии остановить или нарушить развитие паразита.
Длительный мониторинг (в течение 3-5 сезонов) модельных популяций малярийных комаров, проводимый учёными, позволил выявить некоторые особенности отношений паразит-хозяин. Так, например, в популяции комаров, поражённых паразитическим клещом, заражение комаров гельминтозами оказалось значительно ниже, чем в популяциях без паразитических клещей. Не исключено, что ведущим механизмом этого феномена выступает манипуляция клещей пищевым поведением комаров, влияющая на их выбор прокормителей. Открытие подобной закономерности позволяет надеяться на получение ключа к снижению уровня дирофиляриоза в популяциях переносчика при помощи искусственного разведения «комариных» клещей и последующей их интродукции в природные водоемы.
Помимо этого учёными было сделано значимое открытие – они установили, что далеко не все особи комаров в популяции подвержены заражению личинками дирофилярий, активнее идёт инвазирование комаров с наиболее широко распространенными генотипами. При этом особи, имеющие генетическую особенность в виде инверсии – поворота фрагмента хромосомы на 180 градусов, практически не были заражены. Считается, что инверсии играют регуляторную роль, расширяя адаптационные возможности комаров. В данном случае они как будто изменяют пищевое поведение самок таким образом, чтобы они избегали зараженных собак.
– Наши исследования приводят к заключению, что экспансия паразита идет двумя волнами, – говорит Владимир Бурлак. – Сначала в популяции комаров вселяется D. repens, как более холодоустойчивый вид дирофилярий. Результатами своей жизнедеятельности он облегчает вторжение D. immitis – возбудителя легочного дирофиляриоза. Также два этапа адаптации наблюдается и в отношении промежуточных хозяев: первоначально дирофилярии используют малярийных комаров для «выстраивания отношений» с окончательными хозяевами — собаками, попутно обеспечивая повышение устойчивости паразита к иммунной системе комаров. Затем к распространению паразита подключаются обычные комары-кусаки рода Aedes, имеющие значительно более широкий спектр жертв нападения, среди которых оказывается и человек, благодаря чему и происходит увеличение числа заболеваний среди людей.
В целом, это приводит к окончательному «захвату территорий» паразитом, а также накоплению им сил для дальнейшего продвижения на север и восток.
Как отмечают биологи ТГУ для того, чтобы эффективно защищать от заражения людей, необходимо, прежде всего, бороться с заражением дирофиляриозом собак и кошек, которые являются наиболее значимым звеном в распространении возбудителя. Использование репеллентов против комаров в данном случае является малоэффективным.
Добавим, что в настоящее время ТГУ расширяет исследования, нацеленные на обеспечение биологической безопасности населения. В рамках стратпроектов «Технологии безопасности» и «Инженерная биология», поддержанных федеральной программой «Приоритет 2030», учёные проводят масштабные исследования возбудителей заболеваний, опасных для человека, и создают новые технологии для борьбы с переносчиками заболеваний без вреда для экосистем.