Наряду с возбудителями болезней человека, полезных животных и культурных растений, к вредным относятся также микроорганизмы, отравляющие продукты питания и корм, а также вредные почвенные и водные микроорганизмы. В борьбе с ними принимают участие медицина, ветеринария, служба защиты растений и служба защиты окружающей среды и продуктов питания. Ниже будут рассмотрены некоторые примеры, которые основаны либо на использовании чужеродных видов-антагонистов, либо на применении особей того же вида (с ослабленной вирулентностью) или родственных видов по типу «самоподавления».
Так же, как и животные, человек (в данном случае — около 10% населения) может быть переносчиком факультативно патогенных микроорганизмов, которые не причиняют ему вреда. В организме такого рода «носителей» могут жить, например, стафилококки, стрептококки и сальмонеллы. Попытка искоренения этих возбудителей профилактически, то есть с помощью антибиотиков или хемотерапевтических средств, нереальна. Рациональной является только такая терапия, которая приводит к сведению повышенной плотности популяций патогенов ниже критического уровня. В смысле профилактики результативными являются только индивидуальные прививки против определенных бактерий, риккетсий или вирусов, патогенных для позвоночных.
Чужеродные антагонисты патогенов
Первые опыты по микробиологической борьбе с бактериальными болезнями человека и животных путем применения антагонистов провел Эррель (Канада). В 1917 г. он обнаружил в водянистых выделениях больного дизентерией вирус, который размножался в возбудителях дизентерии (виды Shigella) и вызывал их лизис. Затем такие бактериофаги были обнаружены в выделениях больных другими кишечными заболеваниями, в кале здоровых людей и животных и даже в загрязненной воде. Постепенно было установлено большое значение бактериофагов для самоочищения водоемов и, следовательно, для экологии вод.
Ранние работы Эрреля по профилактике дизентерии человека и тифа кур основывались на предположении, что фаги — это относительно неспецифические вирусы, которые легко адаптируются к различным бактериям- хозяевам. Однако дальнейшие исследования показали, что свойствами бактериофагов обладают более или менее специфичные вирусы.
Во время второй мировой войны как в СССР, так и в Германии были проведены опыты по использованию фагов для борьбы с инфекциями кишечника, и в Германии появился в продаже энтерофагос — препарат на основе бактериофага для борьбы с кишечными заболеваниями. Он содержал фаги возбудителей дизентерии, тифа, паратифа и энтерита.
При каждом введении фагов в желудочно-кишечный тракт (per or трижды в день по одной ампуле в течение недели) необходимо предварительно нейтрализовать желудочный сок во избежание инактивации фагов при прохождении через желудок.
Для фаготерапии используют в основном поливалентные фаги, т. е. фаги с широким спектром действия, в противном случае происходит довольно быстрый отбор устойчивых штаммов бактерий. Еще одна сложность фаготерапии — это возможность развития лизогении у восприимчивых бактерий (так называемое латентное поражение фагами), при котором хозяин становится «иммунным» к вирулентным и родственным фагам. В связи с этим применение бактериофагов для лечения инфекционных заболеваний не всегда надежно. В конце концов успешное использование антибиотиков и химических средств в борьбе с бактериальными возбудителями болезней полностью вытеснило случайное применение фагов.
Другие возможности введения биологических антагонистов в борьбе с болезнями пока не изучены. Недавно получены данные о нескольких успешных опытах по биологической борьбе с раком. Инъекция определенных анаэробных микроорганизмов, например Clostridium butyricum, цитостатических вирусов различного типа или вируса эндемического паратифа может привести к селективному разрушению раковых клеток.
Одновидовые или родственные штаммы патогенов для иммунизации
Чужеродные антагонисты вирусов пока еще не найдены. Только устойчивые или иммунные хозяева могут успешно противостоять вирусной инфекции. Поэтому для биологической борьбы с вирусными инфекциями проводят искусственную иммунизацию, т. е. предохранительную прививку, потенциального хозяина. Этот метод обусловливает усиление защитной реакции организма на специфический патоген с помощью ослабленного или убитого возбудителя и основан, в первую очередь у позвоночных, на образовании антител.
К самым старым и наиболее распространенным относится предохранительная прививка человека от возбудителя оспы Poxvirus. Еще в 1796 г. Дженнер советовал использовать для этой цели не высоковирулентного возбудителя черной оспы (Variola), а слабовирулентного возбудителя коровьей оспы (Vaccinia); отсюда название метода — вакцинация. Путем последовательного проведения таких прививок под давлением законодательств к середине нашего столетия оспу удалось искоренить на значительной части земного шара.
В то время как для предохранительной прививки от оспы необходим близкородственный вирус (гетеротипическая иммунизация), для прививок против других возбудителей в большинстве случаев применяют штаммы того же вируса с ослабленной вирулентностью (гомотипическая иммунизация). Однако при использовании генетических вариантов вируса важно, чтобы они мутировали вновь в вирулентные штаммы. В прежние годы из-за боязни мутации или же при отсутствии ослабленных штаммов вируса для прививок использовали преимущественно мертвые вакцины, изготовленные из инактивированного вируса. Однако защитный эффект от такой вакцинации не всегда достаточен; кроме того, подобные вакцины могут действовать как аллергены. Преимущество живых вакцин заключается в возможности использования их в чрезвычайно малых дозах (так как вирус размножается в хозяине) и в том, что они вызывают более длительный иммунитет. В то же время при введении таких вакцин возникает опасность заболевания высоковосприимчивых особей (так называемые поствакцинальные осложнения). Наконец, размножившиеся после прививки вирусы в определенных условиях могут быть случайно переданы другим особям. В связи с этим существует важная с эпидемиологической точки зрения возможность вытеснения вирулентных диких штаммов вируса в биотопе слабовирулентными штаммами, внесенными при прививке.
Предохранительная прививка активным, но ослабленным вирусом оказалась пригодной и в борьбе с другими вирусными заболеваниями, например бешенством (Пастер, 1885) и желтой лихорадкой (Тейлер, 1936). В отличие от вакцин, которые вводятся путем инъекций, Сабин в 1956 г. впервые получил из ослабленного штамма вируса полиомиелита вакцину, которую можно вводить перорально.
Проведение пероральной вакцинации живой вакциной полиовируса вызывало вначале сомнения, так как ослабленный патоген (так же, как и полностью вирулентный) в кишечном тракте очень активно размножается, и по меньшей мере 25% вакцинированных людей выделяют его в течение нескольких месяцев с фекалиями. Подобное загрязнение окружающей среды только в том случае абсолютно безопасно, если свойства вируса не меняются при пассаже через хозяина. Вопреки этим сомнениям, в 1958 г. в СССР (Чумаков и др.) был проведен крупномасштабный опыт с вакциной Сабина, которому сопутствовал полный успех: к концу 1959 г. в стране около 15 миллионов человек были привиты от полиомиелита, и вскоре процент заболевания этим недугом резко упал. На этой основе была осуществлена всемирная кампания по «искоренению» полиомиелита с помощью штаммов вакцин против наиболее важных типов возбудителей. В ФРГ вакцину Сабина применяют уже в течение 15 лет, что привело к снижению заболеваний полиомиелитом более чем на 90%. По данным исследований, проведенных в Англии, штаммы полиовакцины постепенно широко распространяются и вытесняют эпидемиологически важные дикие штаммы вируса полиомиелита.
В последние годы проведены многочисленные опыты по применению пероральной вакцинации против различных вирусов. Примером может служить вакцинация с питьевой водой кур для защиты их от куриной оспы и классической чумы птиц. Обсуждается возможность массовой вакцинации лис, являющихся основными резерваторами вируса бешенства в Европе; распространение бешенства удавалось приостановить, когда прививками было охвачено не менее 75% популяции этих животных. Успешные опыты по применению приманок с живой вакциной бешенства проводятся в США уже с 1976 г.
Профилактические прививки пригодны также для защиты от возбудителей бактериальных болезней. Классическими примерами служат инъекции ослабленных возбудителей таких общеизвестных заболеваний, как сибирская язва и туберкулез. В борьбе с кишечными заболеваниями (сальмонеллезы) упор делается на применение живых вакцин, поскольку полевые опыты в Южной Америке, Индии и АРЕ показали, что наилучшую профилактику заболеваний обеспечивает пероральная вакцинация.
В Институте иммунологии Макса Планка (Фрейбург, ФРГ) идут работы над новым способом борьбы с бактериальными заболеваниями кишечника путем так называемой гибридизации энтеробактерий. При скрещивании непатогенной Escherichia coli из кишечной флоры с патогенными возбудителями кишечных заболеваний можно получить модифицированные коли-бактерии, которые серологически сходны с сальмонеллами или шигеллами. Введенные перорально, такие «гибриды» могут индуцировать защитную реакцию против соответствующих патогенов кишечника. Проблема этого метода состоит в том, что модифицированные коли-бактерии при оральном введении слишком быстро выводятся из кишечника. Альтернативой для достижения поставленной цели остается парентеральное введение.
Борьба с инфекционными заболеваниями человека и полезных животных относится к сфере медицинской и ветеринарной микробиологии и гигиены. Ниже приведены только некоторые примеры использования антагонистов и осуществления иммунопрофилактики с целью разъяснения принципа этого метода и показа некоторых тенденций его развития.
В иммунотерапии различают специфические и неспецифические реакции. В основе специфических реакций лежит действие антител. Особенно результативны инъекции определенных иммуноглобулинов, из антисывороток против действия различных бактериальных токсинов (например, ботулизма, дифтерии, столбняка) и против вирусов (краснухи, бешенства, оспы). Напротив, использование вакцин для специфической иммунотерапии в большинстве случаев недостаточно эффективно. Особенное значение имеет тот факт, что специфическая вакцина может также оказывать неспецифическое или, скорее, параспецифическое действие на очень различные инфекционные заболевания. Исходя из этого, Майр и др. исследовали возможность «параиммунизации» человека и животных. Применив перорально убитую вакцину вируса куриной оспы, они добились, например, очень успешного излечения опоясывающего лишая человека (возбудитель — вирус Varicella).
Этим же путем удалось резко снизить гибель определенных подопытных животных (грызунов) от бактериозов (пастереллез, листериоз). Такой приобретенный параиммунитет возникает не только под действием антител. В качестве факторов, вызывающих эту форму защитной реакции, следует назвать следующие: стимуляцию фагоцитов и иммуноцитов (лимфоцитов), повышенное выделение пропердина (=комплемента), лизоцима и в отдельных случаях интерферона.
Таким образом, параиммунитет действует антагонистически на иммунодепрессивные факторы предрасположенности к болезням. В этой связи следует отметить также первые удачные эксперименты по иммунотерапии рака с помощью вспомогательных веществ, например при введении живой вакцины БЦЖ (основа — ослабленный штамм Mycobacterium tuberculosis).