В экологии и эпидемиологии инфекционных заболеваний природный резервуар , также известный как резервуар заболевания или резервуар инфекции , представляет собой популяцию организмов или конкретную среду, в которой инфекционный патоген естественным образом живет и размножается или от которой патоген в первую очередь зависит. его выживание. Резервуар обычно представляет собой живого хозяина определенного вида, например животного или растения, внутри которого выживает возбудитель, часто (хотя и не всегда) не вызывая заболевания самого резервуара. По некоторым определениям резервуаром также может быть внешняя по отношению к организму среда, например объем загрязненного воздуха или воды. [1] [2]
Из-за огромного разнообразия инфекционных микроорганизмов , способных вызывать заболевания, точные определения того, что представляет собой природный резервуар, многочисленны, разнообразны и часто противоречивы. Концепция резервуара применима только к патогенам, способным инфицировать более чем одну популяцию хозяина, и только в отношении определенной целевой популяции – популяции организмов, у которых патоген вызывает заболевание. Резервуаром является любая популяция организмов (или любая среда), которая содержит возбудитель и передает его целевой популяции. Резервуары могут включать один или несколько различных видов, могут быть теми же или разными видами, что и мишень, и, в самом широком смысле, могут включать виды-переносчики [2] , которые в остальном отличаются от природных резервуаров. Примечательно, что виды, считающиеся резервуарами данного патогена, могут не испытывать симптомов заболевания при заражении этим патогеном.
Выявление естественных резервуаров инфекционных патогенов оказалось полезным для лечения и предотвращения крупных вспышек заболеваний среди людей и домашних животных, особенно тех болезней, против которых не существует вакцины . В принципе, зоонозные заболевания можно контролировать путем изоляции или уничтожения резервуаров инфекции возбудителя. Массовый забой животных, подтвержденных или подозреваемых в качестве резервуаров патогенов для человека, например птиц, являющихся переносчиками птичьего гриппа , оказался эффективным средством сдерживания возможных эпидемий во многих частях мира; для других патогенов, таких как эболавирусы , личность предполагаемого естественного резервуара остается неясной.
Большое разнообразие инфекционных патогенов, их возможных хозяев и способов, которыми их хозяева реагируют на инфекцию, привело к появлению множества определений «естественного резервуара», многие из которых являются противоречивыми или неполными. В концептуальном исследовании 2002 года, опубликованном в журнале « Новые инфекционные заболевания» Центра по контролю и профилактике заболеваний (CDC ), естественный резервуар данного патогена определяется как «одна или несколько эпидемиологически связанных популяций или сред, в которых возбудитель может постоянно сохраняться и из которого инфекция передается другому человеку». определенная целевая группа». [2] Целевая популяция – это популяция или вид, у которых возбудитель вызывает заболевание; это популяция, представляющая интерес, поскольку она заболевает при заражении возбудителем (например, люди являются целевой популяцией в большинстве медицинских эпидемиологических исследований). [3]
Общий критерий в других определениях отличает резервуары от нерезервуаров по степени проявления симптомов заболевания у инфицированного хозяина. Согласно этим определениям, резервуар — это хозяин, который не испытывает симптомов заболевания при заражении патогеном, тогда как у нерезервуаров проявляются симптомы заболевания. [4] Патоген по-прежнему питается, растет и размножается внутри резервуарного хозяина, но в остальном не оказывает существенного влияния на его здоровье; Отношения между возбудителем и резервуаром являются более или менее комменсальными , тогда как у восприимчивых хозяев, у которых действительно развивается заболевание, вызванное возбудителем, возбудитель считается паразитическим . [ нужна цитата ]
Что еще определяет резервуар для конкретного патогена, так это то, где он может сохраняться и откуда он может передаваться. «Многохозяинный» организм способен иметь более одного естественного резервуара. [ нужна цитата ]
Природные резервуары можно разделить на три основных типа: человеческие, животные (нечеловеческие) и экологические. [1]
Человеческие резервуары – это люди, инфицированные патогенами, существующими на теле человека или внутри него. [1] Такие инфекции, как полиомиелит и оспа , которые существуют исключительно в организме человека, иногда называют антропонозами . [5] [6] Люди могут выступать в качестве резервуаров для заболеваний, передающихся половым путем , кори , эпидемического паротита , стрептококковой инфекции, различных респираторных возбудителей и вируса оспы. [1]
Резервуарами животных (нечеловеческих) являются домашние и дикие животные, зараженные возбудителями. [1] [2] Например, бактерия Vibrio cholerae , вызывающая холеру у людей, имеет естественные резервуары в копеподах , зоопланктоне и моллюсках . Паразитические сосальщики рода Schistosoma , вызывающие шистосомоз , проводят часть своей жизни внутри пресноводных улиток , прежде чем завершить свой жизненный цикл у позвоночных хозяев. [8] Считается , что вирусы таксона Эболавирус , вызывающие заболевание, вызванное вирусом Эбола , имеют естественный резервуар в летучих мышах или других животных, подвергшихся воздействию вируса. [9] Другие зоонозные заболевания, передающиеся от животных к человеку, включают: бешенство , бластомикоз , орнитоз , трихинеллез , болезнь кошачьих царапин , гистоплазмоз , кокцидиомикоз и сальмонеллез . [10]
К обычным животным резервуарам относятся: летучие мыши, грызуны, коровы, свиньи, овцы, свиньи, кролики, еноты, собаки, другие млекопитающие. [1] [6]
Многие зоонозные заболевания были связаны с летучими мышами. [11] Есть несколько теорий, которые могут объяснить, почему летучие мыши переносят так много вирусов. Одна из предложенных теорий состоит в том, что существует так много болезней, передающихся летучими мышами, потому что существует большое количество видов и особей летучих мышей. Вторая возможность заключается в том, что физиология летучих мышей делает их особенно хорошими резервуарными хозяевами. [11] Возможно, «выбор пищи, структура популяции, способность летать, сезонная миграция и модели ежедневного передвижения, оцепенение и спячка, продолжительность жизни и поведение на ночлеге» делают их особенно подходящими резервуарными хозяевами. [12] Лиссавирусы (включая вирус бешенства ), генипавирусы , вирусы Менангля и Тиомана , вирусы, подобные SARS-CoV , и вирусы Эбола были обнаружены у разных видов летучих мышей. [12] В частности , летучие мыши служат резервуарным хозяином вируса Нипах (NiV). [13]
Известно, что крысы являются резервуарными хозяевами ряда зоонозных заболеваний . Обнаружено, что норвежские крысы заражены спирохетами, вызывающими болезнь Лайма . [14] В Мексике крысы являются известными переносчиками Trypanosoma cruzi , вызывающего болезнь Шагаса . [15]
Белоногие мыши ( Peromyscus leucopus ) являются одним из наиболее важных животных-резервуаров спирохеты болезни Лайма ( Borrelia burgdorferi ). [16] Оленьи мыши служат резервуарными хозяевами вируса Sin Nombre , вызывающего хантавирусный легочный синдром (HPS). [17]
Вирус Зика произошел от обезьян в Африке. В Сан-Жозе-ду-Риу-Прету и Белу-Оризонти (Бразилия) вирус Зика был обнаружен у мертвых обезьян. Секвенирование генома показало, что вирус очень похож на тот тип, который заражает людей. [18]
Резервуары окружающей среды включают живые и неживые резервуары, содержащие возбудители инфекционных заболеваний вне тела животных. Эти резервуары могут существовать на суше (растениях и почве), в воде или в воздухе. [1] Патогены, обнаруженные в этих водоемах, иногда являются свободноживущими. Бактерии Legionella pneumophila , факультативный внутриклеточный паразит , вызывающий болезнь легионеров , и Vibrio cholerae , вызывающий холеру , могут существовать как свободноживущие паразиты в определенных источниках воды, а также в беспозвоночных животных-хозяевах. [1] [19]
Резервуар болезни действует как точка передачи между возбудителем и восприимчивым хозяином. [1] Передача может происходить прямо или косвенно.
Прямая передача может происходить при прямом контакте или прямом капельном распространении. Прямая контактная передача между двумя людьми может произойти при контакте с кожей, поцелуях и половом контакте. Люди, служащие резервуарами заболеваний, могут иметь симптомы (проявляя болезнь) или бессимптомны (не проявляя болезни), выступать в качестве переносчиков болезней и часто распространяют болезнь по незнанию. Люди-носители обычно передают болезнь, потому что не осознают, что инфицированы, и, следовательно, не принимают специальных мер предосторожности для предотвращения передачи. Лица с симптомами, которые знают о своем заболевании, с меньшей вероятностью передадут инфекцию, поскольку они принимают меры предосторожности для снижения возможной передачи заболевания и/или обращаются за лечением для предотвращения распространения заболевания. [1] Прямое распространение капель происходит из-за твердых частиц или капель жидкости, взвешенных в воздухе в течение некоторого времени. Капельное распространение считается передачей возбудителя восприимчивому хозяину на расстоянии метра; Указанное капельное распространение может происходить при кашле, чихании и/или просто при разговоре. [ нужна цитата ]
Косвенная передача может происходить воздушно-капельным путем, транспортными средствами (включая фомиты) и переносчиками. [ нужна цитата ]
Воздушно-капельная передача отличается от прямого капельного распространения, поскольку она определяется как передача заболевания, происходящая на расстояние более метра. Патогены, которые могут передаваться воздушно-капельным путем, переносятся такими частицами, как пыль или высушенные остатки (называемые ядрами капель). [ нужна цитата ]
Переносчики, такие как пища, вода, кровь и фомиты, могут действовать как пассивные точки передачи между резервуарами и восприимчивыми хозяевами. Фомиты – это неодушевленные предметы (дверные ручки, медицинское оборудование и т. д.), которые загрязняются резервуарным источником или кем-то/чем-то, являющимся носителем. Транспортное средство, как резервуар, также может быть благоприятной средой для роста инфекционного агента, поскольку контакт с транспортным средством приводит к его передаче. [ нужна цитата ]
Передача переносчиков чаще всего происходит от укусов насекомых: комаров, мух, блох и клещей. Существует две подкатегории переносчиков: механические (насекомое передает возбудитель хозяину, не затрагивая при этом само насекомое) и биологические (воспроизведение возбудителя происходит внутри вектора до того, как возбудитель передается хозяину). Приведем несколько примеров: морбилливирус ( корь ) передается от инфицированного человека к восприимчивому хозяину, поскольку они передаются воздушно-капельным путем. Кампилобактериоз ( кампилобактериоз ) — это распространенная бактериальная инфекция, которая распространяется из человеческих или нечеловеческих источников через транспортные средства, такие как загрязненные продукты питания и вода. Plasmodium falciparum ( малярия ) может передаваться от инфицированного комара, животного (кроме человека) резервуара, человеку-хозяину путем биологической векторной передачи. [ нужна цитата ]
Л. Х. Тейлор обнаружил, что 61% всех патогенов человека относятся к зоонозным. [20] Таким образом, идентификация естественных резервуаров патогенов до зооноза была бы невероятно полезной с точки зрения общественного здравоохранения. Для уменьшения частоты вспышек можно принять профилактические меры, такие как вакцинация животных-источников заболевания или предотвращение контактов с животными-резервуарами-хозяевами. [21] Стремясь предсказать и предотвратить будущие вспышки зоонозных заболеваний, Агентство США по международному развитию в 2009 году запустило инициативу «Новые пандемические угрозы». В альянсе с Калифорнийским университетом в Дэвисе , EcoHealth Alliance , Metabiota Inc. , Смитсоновским институтом , и Общества охраны дикой природы при поддержке Колумбийского и Гарвардского университетов , участники проекта PREDICT сосредоточены на «обнаружении и открытии зоонозных заболеваний на стыке дикой природы и человека». [22] Существует множество других организаций по всему миру, экспериментирующих с различными методами прогнозирования и идентификации резервуарных хозяев. Исследователи из Университета Глазго создали алгоритм машинного обучения , который предназначен для использования «последовательностей вирусного генома для прогнозирования вероятного естественного хозяина для широкого спектра РНК-вирусов, вирусной группы, которая чаще всего переходит от животных к человеку». [21]