Просмотров: 652

История развития холеры: от первой эпидемии и до наших дней

Хотя обычно холера считается болезнью викторианской эпохи, она по-прежнему является серьезной проблемой во многих частях современного мира. Генетические исследования помогают приблизиться к пониманию того, как можно устранить заболевание раз и навсегда.

Что такое холера?

Холера — инфекционное заболевание тонкой кишки, вызванной штаммами бактерии Vibrio cholerae. Классические симптомы болезни включают приступы острой диареи, которые могут длиться несколько дней и, как правило, приводят к серьезному обезвоживанию. Такие проявления заболевания могут привести к смерти, если его не лечить.

Симптомы проявляются всего через два часа после приема воды, загрязненной этой бактерией. Считается, что такой короткий «инкубационный период» является причиной того, что холера быстро распространяется среди населения.

Исследователи подсчитали, что по всему миру ежегодго насчитывается 4 миллиона случаев холеры и до 140 000 смертей. Поэтому холера по-прежнему проблема для всего мира.

Ежегодно во всем мире насчитывается около 4 миллионов случаев холеры

Джон Сноу и водяной насос на Брод-стрит

Первые случаи холеры в Англии были зарегистрированы в 1831 году. Примерно в то же время 18-летний мужчина по имени Джон Сноу закончил свои медицинские исследования в Лондоне (заниматься медициной он начал всего в 14 лет!). В течение следующих 20 лет холера вызывала серию серьезных эпидемий, убивая десятки тысяч людей и это только в Англии.
В то время было очень мало известно о распространении инфекционных заболеваний и даже о существовании каких-либо инфекционных заболеваниях. В то время люди считали, что такие болезни, как холера и чума, вызваны вдыханием миазмы или «плохого воздуха» от разлагающихся веществ. Однако исследование Джона Сноу бросило вызов подобных убеждениям.

Хотя Сноу специализировался на женском здоровье и беременности, его интересовали многие области медицины. Особенно его интриговала тайна распространения инфекционных заболеваний, такие как холера. С самого начала своей медицинской практики он стремился исследовать воду как средство передачи инфекционных заболеваний. В середине 1800-х годов у людей не было проточной воды и способов очистки сточных вод. Лондон был особенно плох в этом плане: сточные воды часто сливались в ямы, называемые «выгребными», или прямо в реку Темзу. В дополнение к этому, вода из Темзы разливалась по бутылкам и доставлялась в пабы и другие места для употребления!

Джон Сноу понял, что сточные воды загрязняют водоснабжение и распространяют холеру и, возможно, многие другие болезни, по всему городу.

«В сентябре 1854 года особенно тяжелая вспышка холеры попала в район Сохо в Лондоне.

В сентябре 1854 года произошла особенно тяжелая вспышка холеры в районе Сохо в Лондоне, недалеко от того места, где жил Джон. Он воспользовался этой ситуацией, чтобы найти источник вспышки, раз и навсегда. Джон работал круглосуточно, чтобы отслеживать инфекцию, изучая больничные записи.

Джон начертил карту, на которой было показано расположение водяных насосов по городу и места группировки смертельных случаев от холеры. Он показал количество смертей по каждому адресу в виде горизонтальных линий по аналогии с мертвыми телами на улице.

Джон показал с помощью карты, что вспышка была связана с «уличным насосом на Брод-стрит». В то время насос не только обеспечивал водой большое количество домашних хозяйств на близлежащих улицах, но также обеспечивал водой ряд предприятий в этом районе.

Некоторым группам людей этого района удалось избежать заражения холерой, несмотря на то, что они жили и работали рядом с насосом. В связи с этим Джон решил исследовать с чем это связано.

Он обнаружил, что одна из групп — это мужчины, работающие на пивоварне на Брод-стрит. Люди остались здоровы, избегая питьевой воды из насоса и употребляя собственное пиво. Несмотря на то, что в то время еще не было неизвестно, что процесс ферментации убивает бактерии холеры. Пиво и джин были намного безопаснее, чем питьевая вода!

Карта холеры Джона Сноу является примером визуализации данных и представляет собой важную веху в рождении эпидемиологии — отрасли медицины, которая исследует уровни заболеваемости, распределение и контроль заболеваний.

7 сентября 1854 года Джон предоставил данные своих исследований городским чиновникам и убедил их закрыть доступ к водяному насосу на Брод-стрит. После этого вспышка холеры почти сразу закончилась.

Немецкий врач Роберт Кох определил причину холеры — бактерии Vibrio cholerae

Несколько десятилетий спустя немецкий врач Роберт Кох определил причину холеры — бактерии Vibrio cholerae. Кох подтвердил, что бактерии действительно распространялись через загрязненную воду и пищу.

Болезнь существует и в наше время

Многие люди считают, что история холеры на этом заканчивается. Но на самом деле это все еще важная проблема общественного здравоохранения. Сегодня холера вызывает миллионы случаев заражения и сотни тысяч смертей каждый год. Даже в Великобритании ежегодно регистрируется около 12 случаев холеры, хотя обычно это связано с поездками в развивающиеся страны.

Каждый год во всем мире 140 000 человек умирает от холеры

С 1880-х годов развитые страны, такие как Великобритания, создали прочную инфраструктуру для распределения чистой воды, а также удаления и очистки сточных вод. Это предотвратило распространение заболеваний через воду, таких как холера. Но по-прежнему в мире много бедных районов, в которых существует проблема санитарии.

Холера по-прежнему относительно распространена в районах мира, где нет систем очистки чистой воды и сточных вод. К ним относятся некоторые части Африки, Азии и Южной Америки. Однако вспышки холеры все еще могут возникать и в других частях мира. Например, в 2010 году на Гаити произошла вспышка холеры. Это произошло после землетрясения, поразившего остров Эспаньола, который состоит из Доминиканской Республики на востоке и Гаити на западе. Землетрясение убило более 160 000 человек и привело к гибели инфраструктуры Гаити, что привело к политическим и социальным волнениям. Эта потеря инфраструктуры поспособствовала вспышке холеры.

Исследование холеры через геномику

Раньше ученые использовали довольно различные методы исследования холеры, но с появление возможности секвенирования ДНК можно получить гораздо более глубокое понимание бактерии, изучив ее геном.

6 эпидемий холеры были зарегистрированы с 1816 года

Существует разные виды холеры, но лишь некоторые из них вызывают «пандемическую» болезнь. Это относится к видам холеры, которые быстро распространяются по странам и континентам. С 1816 года было зарегистрировано шесть эпидемий холеры. Текущая седьмая эпидемия вызвана видом бактерий холеры, названных в честь деревни, где они были первоначально обнаружены, Эль-Тор в Египте.

Пандемические виды холеры представляют особый интерес для секвенирования ДНК, поскольку вызывают наиболее распространенное и разрушительное действие заболевания.

Чтобы отслеживать распространение холеры по всему миру, ученые могут упорядочить геномы тысяч образцов бактерий холеры, взятых у разных людей из разных регионов мира. Они называются «изолятами». Сравнивая геномы этих изолятов, ученые могут с уверенностью сказать, что разные бактерии холеры из разных стран связаны друг с другом. Они также могут определить, насколько тесно связаны разные изоляты.

Это полезная информация. Если обнаружено, что два человека инфицированы бактериями холеры, которые тесно связаны друг с другом, то это может свидетельствовать о том, что они недавно посетили ту же страну или общину и даже выпили из того же зараженного источника воды. Если это так, тогда ясно, где находится происхождение инфекции холеры, и внимание может быть сосредоточено на устранении этого источника заболевания.

Идентификация происхождения вспышки

Секвенирование генома позволяет узнать точный порядок ДНК-оснований в геноме. Если упорядочить много геномов, можно сравнить их бок о бок, чтобы найти сходства и различия. Это то, что сделали ученые с геномами бактерий холеры. В первую очередь они искали различия в геномах из разных изолятов. Чем меньше различий между двумя геномами, тем более тесно связаны эти изоляты друг с другом.

Сравнивая таким образом большое количество геномов, ученые могут построить филогенетическое дерево. Как родословное дерево, филогенетическое дерево показывает, как разные люди связаны друг с другом. Например, сравнение геномов от изолятов холеры позволяет ученым установить, как эти изоляты связаны друг с другом.

Ученые анализировали ДНК от изолятов холеры с 1930 года по сегодняшний день. Из этого они создали филогенетическое дерево холеры, показывающее взаимосвязь между изолятами, вызывающими нынешнюю пандемию. Анализируя дерево, они идентифицировали одно, развивающуюся группу Vibrio cholerae, которая действует как источник всей холеры. Все вспышки холеры по всему миру можно проследить непосредственно от этой исходной группы, но каждая локальная вспышка в конечном итоге исчезает и больше не видна. Однако, в то время как эти отдельные вспышки вымирают, исходная группа сохраняется и продолжает развиваться. Так находится ли этот источник в одном месте или он перемещается?

Чтобы ответить на этот вопрос, ученые в Институте Wellcome Trust Sanger, изучили, откуда пришли эти изоляты. Ученые определили, что местоположение источника расположено в Бенгальском заливе посреди Индии и Шри-Ланки, Бангладеш и Мьянмы.

Что дальше?

Ученые теперь знают, что необходимо сосредоточить усилия на борьбе с холерой в Бенгальском заливе. Таким образом, есть надежда предотвратить дальнейшее распространение холеры по всему мире и более глубоко понять текущую эпидемию холеры.

Однако, для этого потребуются ресурсы, финансирование и большое количество образцов холеры. Также потребуется время, чтобы в полной мере понять, как распространяется холера, и оценить характер источников воды, которые являются распространителями.

Основываясь на работе Джона Сноу, проведенной десятилетия назад, у человечества есть чрезвычайно мощный инструмент, использующий геномику для создания карт с высоким разрешением, показывающих, как распространяется целый ряд инфекционных заболеваний. Эти карты могут использоваться для понимания вспышек заболеваний в разных регионах, странах и континентах, а также в конкретных общественных местах и больницах.

Перевод