DEVELOPMENT OF QUANTITATIVE CRITERIA FOR THE ASSESSMENT OF THE EPIDEMIC POTENTIAL OF THE NATURAL-FOCI VIRAL INFECTIONS


Cite item

Full Text

Abstract

Purpose. Development of a methodology for universal for natural-foci viral infections quantitative assessment of the epidemic potential. Materials and methods. А multifaceted assessment of the virological and epidemiological characteristics of natural-foci viral infections causative agents was carried out to develop the criteria for determining the epidemic potential. Results and discussion. The system for quantitative assessment of the epidemic potential of natural-foci infections of viral etiology was developed. It based on the connection between the epidemic potential and the concept of epidemiological hazard, which forms an epidemic risk, and consists of the hazards of the source of infection, the mechanism of transmission and the susceptibility of the host. To test the assessment methodology, the epidemic potential of a number of different pathogens of natural-foci viral was determined.  The obtained values of the epidemic potential these infections are according to the degree of their epidemiological hazard.

Thus, the assessment system allows quantifying the epidemic potential of the pathogens, to compare the indicators of various pathogens with an assessment of the leading factor of epidemic risk. The system can serve as an additional tool in assessing the epidemiological hazard in the event of threats for epidemiological well-being.

Full Text

Несмотря на значительные успехи, достигнутые в текущем веке в изучении инфекционных болезней, весь спектр инфекционной патологии в настоящем времени по-прежнему остаётся неясным, и его проявления способны приводить к возникновению чрезвычайных ситуаций санитарно-эпидемиологического характера [1].

        Существующая система надзора за инфекционными заболеваниями включает в себя сложившиеся и доказавшие эффективность алгоритмы реагирования на уже возникшие эпидемии, вызванные известными возбудителями. С актуализацией проблемы новой инфекционной патологии стали складываться принципы действий в условиях чрезвычайных ситуаций, вызванных возбудителями неизвестных инфекционных болезней [2], однако, вопросу отслеживания потенциальных эпидемиологических рисков по-прежнему не уделяется должного внимания. Между тем, спектр новых инфекций чрезвычайно широк, и находится в сфере интереса различных научно-исследовательских организаций, и специалисты уже обращают внимание на необходимость совершенствования круга задач, стоящих перед современным эпидемиологическим надзором [3]. Одно из первоочередных направлений в этом - расширение спектра рассматриваемых инфекционных болезней [4]. Необходимость этого наглядно показало пандемическое распространение новой коронавирусной инфекции, вызванной бета-коронавирусом SARS-CoV-2, ставшее неожиданностью для мирового сообщества и уже поспособствовавшее изменению устоявшихся представлений об инфекционной патологии и о месте, занимаемом «новыми инфекциями».

Необходимость совершенствования мониторинга за новыми инфекциями влечёт за собой необходимость создания единой концепции для целостного восприятия проблемы, координации направлений деятельности по изучению новых инфекций, общей оценки эпидемиологической ситуации, своевременного выявления потенциальных угроз санитарно-эпидемиологическому благополучию. Данная концепция предусматривает существование систем мониторинга этих инфекций, отличающихся от традиционного надзора за уже известными возбудителями. Одной из таких особенностей является осуществление так называемой «предэпидемической диагностики», сопровождающей целенаправленный поиск возбудителей с оценкой степени их опасности. То есть не только выявления новой инфекции, но и определение предпосылок возникновения вызванных ею эпидемиологических осложнений [5, 6].

Мерой  «предэпидемической диагностики» в отношении уже известных эпидемически значимых возбудителей может считаться давно известный метод мониторинга природно-очаговых инфекций - оценку эпидемического потенциала природных очагов [7]. Этот метод позволяет определить степень потенциальной эпидемической опасности территории в отношении возможного распространения инфекции, и в настоящий момент разработаны способы оценки данного показателя для возбудителей геморрагической лихорадки с почечным синдромом (ГЛПС), лептоспирозов, туляремии, передающихся клещами инфекций, холеры и чумы [8, 9, 10]. Однако при данном подходе характеризуется состояние конкретной территории, без акцентирования на особенностях самого возбудителя, которые могут играть немаловажную роль, особенно, для новых инфекций, для которых затруднительно дать эпидемиологическую характеристику ввиду их малой изученности. Оценить степень эпидемиологической опасности в данном случае поможет оценка эпидемиологического потенциала непосредственно возбудителя.

 Под эпидемическим потенциалом возбудителя понимается совокупность его свойств, определяющих его способность вызывать эпидемический процесс [11] и осложнения эпидемиологической ситуации. Иначе говоря, этот показатель отражает эпидемиологическую опасность возбудителя, связанную с риском инфицирования людей [12]. В настоящий момент в литературе отсутствует какая-либо единая система определения эпидемического потенциала возбудителя. Он складывается из совокупности разнородных качественных и количественных показателей, которые влияют на формирование и проявление эпидемического процесса, и могут по-разному учитываться каждым исследователем относительно каждого отдельно взятого инфекционного агента. Поэтому определение эпидемического потенциала может носить достаточно умозрительный характер и не позволяет сравнивать между собой различные возбудители. В свою очередь, без чётко определённых критериев невозможно оценить эпидемический потенциал новых и возвращающихся инфекций, находящихся, по определению В.В. Шкарина с соавт., «в зале ожидания», т.е. находящихся в стадии изучения [5].

         В связи с всё возрастающим интересом специалистов к данной группе инфекций, все большее внимание уделяется проблемам их мониторинга и разработке подходов к оценке эпидемиологической опасности. На примере пандемии свиного гриппа H1N1 2009 года [13], вспышек ближневосточного респираторного синдрома, вызванного коронавирусом (MERS-CoV) [14] и лихорадки Зика [15], массовой эпизоотии гриппа птиц в 2003-2004 гг [16], а также текущей глобальной пандемии коронавирусной инфекции COVID-19 [17], было показано, что чрезвычайные ситуации, связанные с новыми инфекциями, могут представлять серьёзную угрозу для человека и подчёркивают необходимость новых подходов, к выявлению и мониторингу новых инфекционных заболеваний [18].

Целью настоящего исследования явилась разработка методики количественной оценки эпидемического потенциала, универсальной для природно-очаговых инфекций с трансмиссивным и нетрансмиссивным механизмом передачи, которая может служить дополнительным инструментом в оценке эпидемиологической опасности в случае угроз возникновения чрезвычайных ситуаций санитарно-эпидемиологического характера.

Материалы и методы

Для разработки критериев количественного определения эпидемического потенциала проведена разноплановая оценка с учётом экологических, генетических и эпидемиологических характеристик возбудителей природно-очаговых инфекций вирусной этиологии, поскольку они объединены общими закономерностями существования в рамках теорий природной очаговости [19] и учения об эпидемическом процессе [20].

Понятие эпидемического потенциала тесно связано с понятием эпидемиологической опасности, формирующей эпидемиологический риск и складывающейся из опасностей источника инфекции, механизма передачи и восприимчивости организма [21] в соответствии с классической триадой эпидемического процесса Громашевского [20]. Для разработки универсальных критериев оценки эпидемического потенциала проанализированы  факторы, формирующие эпидемиологический риск, как в отношении уже изученных возбудителей, так и для новых инфекций, находящихся в стадии изучения. При этом особенное внимание необходимо уделено именно инфекциям, находящимся в «зале ожидания»», эпидемиологическую опасность которых ещё предстоит оценить [5], поскольку риски возникновения чрезвычайных ситуаций, связанных с группой малоизученных возбудителей, являются неочевидными и, как следствие, недооценёнными [11].

Результаты и обсуждение

В рамках созданной системы количественной оценки эпидемического потенциала был определён ряд показателей, разделённых на три группы по опасности каждого из элементарных звеньев эпидемического процесса в рамках существующих представлений об эпидемиологическом риске: опасность источника возбудителя инфекции, опасность механизма передачи и опасность восприимчивости макроорганизма [21].  В рамках каждой группы обозначено по 4 показателя, в каждый из которых включены факторы, ранжированные по шкале от 1 до 5, в соответствии со значимостью с точки зрения реализации эпидемиологического риска (Таблица 1). Максимальное количество баллов, по которым может быть оценён возбудитель в каждой из трёх групп – 20, с учётом всех трёх вышеозначенных групп – 60. Эпидемический потенциал вируса оценивается при суммировании баллов по всем трём группам, соотношение баллов между группами позволяет оценить значимость того или иного элемента в развитии эпидемического процесса для данного возбудителя а, следовательно, ведущий фактор эпидемиологического риска.

  1. Опасность источника возбудителя инфекции.

Источник возбудителя инфекции – первое звено эпидемического процесса, место естественной жизнедеятельности возбудителя. Согласно традиционным представлениям о природно-очаговых инфекциях, сюда необходимо относить всё, что касается природы животных-резервуаров инфекции, в популяции которых возбудитель циркулирует за счёт эпизоотий и носительства. Однако современные представления в контексте изучения эпидемиологии новых и возвращающихся инфекций указывают на необходимость рассмотрения не только характеристик источника возбудителя, но также и самого возбудителя, участвующих в формировании и поддержании эпидемического процесса [22]. В первую очередь, его потенциала генетической изменчивости и других факторов, способных модулировать вирулентность и способность адаптироваться к различным видам носителей и переносчиков.

В эту группу были отнесены такие факторы, как тип генетического материала вируса, с которым непосредственно связаны темпы мутационной изменчивости, дополнительные источники генетической изменчивости в виде реассортации и рекомбинации, филогенетические взаимоотношения с близкородственными вирусами, патогенными для человека, а также характеристику природного резервуара возбудителя, от видового состава и разнообразия которого также напрямую зависит изменчивость вируса и риск инфицирования человека.

         Следует отметить, что оценка эпидемического потенциала на генном уровне требует учёта стохастических событий, связанных с генетической изменчивостью, в обширных популяциях патогена, циркулирующего в популяциях резервуарных хозяев и переносчиков [23], что делает предсказание эпидемического потенциала на генном уровне очень сложным, особенно в случае малоизученных возбудителей, для которых отсутствуют данные о детерминантах патогенности и об уровне и механизмах формирования генетического разнообразия. Поэтому оценка эпидемического потенциала новых инфекций тесно сопряжена с необходимостью изучения их фундаментальных основ, а сам эпидемический потенциал представляет собой динамическую величину, которая может изменяться с появлением новых данных об эколого-генетических основах существования, механизмах изменчивости изучаемых возбудителей.

  1. Опасность механизма передачи возбудителя

В данную группу факторов входят ведущий механизм передачи возбудителя, возможность передачи от человека к человеку, территориальная характеристика природного резервуара инфекции и особенности взаимодействия человека с ним. Тот или иной механизм передачи инфекции, как второе звено эпидемического процесса, реализуется посредством разнообразных факторов передачи. И, как и первая группа факторов, отчасти сопряжён с биологическими свойствами возбудителя, предопределяющими его способность сохраняться во внешней среде.

Характер взаимодействия человека, проживающего на эндемичной территории, с источником инфекции, также как и территориальная характеристика природного резервуара в определённой мере относятся к факторам, отражающим опасность первого звена эпидемического процесса, но при этом также характеризуют эпидемиологическую опасность реализации механизма передачи инфекции, поэтому в существующей системе показателей данные факторы отнесены ко второму звену.

  1. Опасность восприимчивости макроорганизма

Включает факторы, описывающие опасность третьего обязательного элемента эпидемического процесса, особенности течения инфекционного процесса при взаимодействии организма человека с возбудителем, которые способствуют проявлению и поддержанию патологического процесса на популяционном уровне.

В данную группу отнесены непосредственный круг восприимчивых организмов и факторы, характеризующие время существования возможного эпидемического очага и рис возникновения вторичных и третичных случаев заражения (обычная продолжительность инкубационного периода, характер течения инфекции), а также интенсивность распространения эпидемического процесса.

Для оценки эпидемического потенциала вируса в соответствии с разработанными критериями необходимо обобщить и проанализировать известные данные по трём рассматриваемым группам факторов, участвующих в формировании эпидемиологической опасности. По результатам оценки возбудителя по предложенным факторам, по сумме баллов предлагается следующая шкала определения эпидемического потенциала:

  1. При сумме баллов 24 и ниже – низкий эпидемический потенциал;
  2. При сумме баллов от 25 до 44 – средний эпидемический потенциал;
  3. При сумме баллов 45 и выше – высокий эпидемический потенциал.

Если в ходе балльной оценки для вируса подходит несколько факторов из перечисленных – оценка выставляется по максимальному значению. Если данные по какому-либо фактору отсутствуют или в настоящий момент никак не изучены – ставится 0.

Для проверки предлагаемой системы оценки эпидемического потенциала дополнительно с помощью представленных критериев было проведено определение эпидемического потенциала ряда возбудителей природно-очаговых инфекций с трансмиссивным и нетрансмиссивным механизмом передачи (Таблица 2).

Полученные значения и присвоенный согласно им эпидемический потенциал, в целом, соответствуют современным представлениям об эпидемиологической опасности оцененных возбудителей природно-очаговых инфекций. Возбудители особо опасных инфекций I-II группы патогенности, такие как вирус Эбола Заир, вирус Ласса, вирус геморрагической лихорадки Крым-Конго, способные передаваться нетрансмиссивно, а также от человека к человеку, обладают высоким эпидемическим потенциалом. Возбудители II группы патогенности с трансмиссивным механизмом передачи обладают средним и приближающимся к высокому эпидемическим потенциалом, который ограничивается отсутствием возможности нетрансмиссивной передачи или отсутствием передачи от человека к человеку (например, для вируса клещевого энцефалита). Малоизученные, непатогенные для человека вирусы и вирусы с ещё недоказанной патогенностью ожидаемо обладают низким эпидемическим потенциалом. Однако, по мере их изучения и появления новых данных, текущее значение эпидемического потенциала для них может измениться.

Таким образом, предложенная система оценки эпидемического потенциала показала свою работоспособность, и позволяет не только представить способность возбудителей к формированию эпидемического процесса в количественном выражении, а также сравнивать эпидемический потенциал различных возбудителей между собой и оценивать в полученном значении удельный вес каждого из трёх факторов эпидемиологической опасности, составляющих компоненты эпидемического процесса. В дальнейшем система оценки может быть расширена за счёт внесения новых значимых показателей или усовершенствована иным образом, что позволит ей стать универсальным инструментом в рамках развивающегося подхода «аналитики вспышек» [24] и предупреждения угроз возникновения ЧС санитарно-эпидемиологического характера.

Благодарности

Работа выполнена с привлечением средств гранта Российского научного фонда № 20-64-46014.

Конфликт интересов

Авторы подтверждают отсутствие конфликта финансовых/нефинансовых интересов, связанных с написанием статьи.

×

About the authors

Marina V Safonova

Federal Service for Surveillance on Consumers Rights Protection and Human Well-Being Antiplague center

Author for correspondence.
Email: safonova_mv@apc-rpn.ru
ORCID iD: 0000-0002-5579-5694
Scopus Author ID: 56985979700

Biologist of virology laboratory

Russian Federation, 127490 Moscow, Musorgscogo street 4

Elena G Simonova

Institute of Vocational Education of the Sechenov First Moscow State Medical University

Email: rektorat@sechenov.ru
ORCID iD: 0000-0001-7179-9890
Scopus Author ID: 55280366900

Doctor of Medical Sciences, Professor, Department of Epidemiology

119991, Moscow, st. Bolshaya Pirogovskaya, 2, building 4, room 106

Anna S Dolgova

Pasteur Research Institute of Epidemiology and Microbiology

Email: annadolgova@inbox.ru
ORCID iD: 0000-0001-8730-4872
Scopus Author ID: 56530595700

PhD in Biological science, Senior Researcher, Head of the Group of Molecular Genetics of Pathogenic Microorganisms

St. Petersburg, Mira street, 14, 197101

Anton A Lopatin

Federal Service for Surveillance on Consumers Rights Protection and Human Well-Being Antiplague center

Email: protivochym@nln.ru
ORCID iD: 0000-0002-5426-3311

PhD in Medical science, Director of the Federal Service for Surveillance on Consumers Rights Protection and Human Well-Being Antiplague center

127490 Moscow, Musorgscogo street 4

Vladimir G Dedkov

Pasteur Research Institute of Epidemiology and Microbiology

Email: pasteur@pasteurorg.ru
ORCID iD: 0000-0002-5500-0169
Scopus Author ID: 56087621000

PhD in Medical science, Deputy Director for Research of the Pasteur Research Institute of Epidemiology and Microbiology

St. Petersburg, Mira street, 14, 197101

References

  1. Громашевский Л. В. Общая эпидемиология. 4-е изд. М.: Медицина, 1965. 290 с
  2. Кисличкина А.А., Кадникова Л.А., Платонов М.Е., Майская Н.В., Коломбет Л.В., Соломенцев В.И., Богун А.Г., Анисимов А.П. Дифференциация штаммов Yersinia pestis основного, неосновного подвидов и других представителей Yersinia pseudotuberculosis complex. Молекулярная генетика, микробиология и вирусология. 2017; 35(2). pp:5-10. doi: 10.18821/02080613-2017-35-2-43-48
  3. Куклев Е.В., Кокушкин А.М., Кутырев В.В. Количественная оценка величины эпидемического потенциала природных очагов чумы и оптимизация эпидемиологического надзора за этой инфекцией. Эпидемиология и инфекционные болезни, 2001; 5. с: 10-13
  4. Малеев В.В. Проблемы инфекционной патологии на современном этапе. Инфекционные болезни. 2015; 13(2). С:5–9. doi: 10.20953/1729-9225-2015-2-5-9
  5. Москвитина Э.А., Горобец А.В., Прометной В.И., Баташев В.В. Оценка эпидемического потенциала территории при холере с использованием комплекса показателей (Сообщение 2). Пробл.ООИ:Сб.науч.тр., 2001; 82. С:35-43
  6. Нафеев А.А. Cовременные особенности эпидемических проявлений природно-очаговых инфекций (геморрагической лихорадки с почечным синдромом, лептоспирозов, иксодовых клещевых боррелиозов, туляремии) и оптимизация эпидемиологического надзора за ними (на модели Ульяновской области). Санкт-Петербург. Военно-медицинская академия имени С. М. Кирова , 2007. – 346с.
  7. Павловский Е.Н. О природной очаговости инфекционных и паразитарных болезней. Вестник АН СССР. 1939; 10. c:98–108
  8. Симонова Е. Г. Современный этап развития эпидемиологического надзора и перспективы его совершенствования. Эпидемиология и Вакцинопрофилактика. 2017; 16(4). С:4–8. doi: 10.31631/2073-3046-2017-16-4-4-7
  9. Симонова Е. Г., Сергевнин В.И. Предэпидемическая диагностика в системе риск-ориентированного эпидемиологического надзора над инфекционными болезнями. Эпидемиология и Вакцинопрофилактика. 2018; 17(5). С:31–37. doi: 10.31631/2073-3046-2018-17-5-31-37
  10. Топорков А.В., Куклев Е.В., Щербакова С.А., Осина Н.А., Топорков В.В. Типовой алгоритм действий в условиях чрезвычайных ситуаций, вызванных возбудителями неизвестных инфекционных болезней. Журн.микробиол., 2010; 5. С: 20-24
  11. Хотько Н.И. Опыт применения эпидемического потенциала для оценки природных очагов трансмиссивных инфекций. Тез. докл. науч.-практ. конференции «Эпизоотология и профилактика ООИ в антропогенных ландшафтах». Саратов, 1990. С.25-32.
  12. Черкасский Б. Л. Оценка риска в эпидемиологии. – М.: Медицина, 2006; 160 с
  13. Шкарин В.В., Ковалишена О.В. Новые инфекции: систематизация, проблемы, перспективы. Нижний Новгород: Изд-во НГМА, 2012; 510 с
  14. Шкарин В.В., Ковалишена О.В. Проблемы и перспективы системы мониторинга контроля за новыми инфекциями. Эпидемиология и инфекционные болезни. Актуальные вопросы. 2013.; 4. С:4 – 9.
  15. Bettencourt L.M., Ribeiro R.M. Real time bayesian estimation of the epidemic potential of emerging infectious diseases. PLoS One. 2008; 3(5):e2185. doi: 10.1371/journal.pone.0002185
  16. Campos G.S., Bandeira A.C., Sardi S.I. Zika Virus Outbreak, Bahia, Brazil. Emerg Infect Dis. 2015; 21(10). pp:1885-1886. doi: 10.3201/eid2110.150847
  17. Cauchemez S., Fraser C., Van Kerkhove M.D., Donnelly C.A., Riley S., Rambaut A., Ferguson N.M. Middle East respiratory syndrome coronavirus: quantification of the extent of the epidemic, surveillance biases, and transmissibility. The Lancet Infectious Diseases. 2014; 14(1). pp:50–56. doi: 10.1016/S1473-3099(13)70304-9
  18. Fraser C., Donnelly C.A., Cauchemez S., Hanage W.P., Van Kerkhove M.D., Hollingsworth T.D., Griffin J. Pandemic potential of a strain of influenza A (H1N1): early findings. Science. 2009; 324(5934). pp:1557-1561. doi: 10.1126/science.1176062
  19. Holmes E.C., Rambaut A., Andersen K.G. Pandemics: spend on surveillance, not prediction. Nature. 2018; 558(7709). pp:180–182.
  20. Liu J., Xiao H., Lei F., Zhu Q., Qin K., Zhang X.W., Zhang X.L., Zhao D., Wang G., Feng Y., Ma J., Liu W., Wang J., Gao G.F. Highly pathogenic H5N1 influenza virus infection in migratory birds. Science. 2005; 309(5738). p:1206. doi: 10.1126/science.1115273
  21. Morens D.M., Folkers G.K., Fauci A.S. The challenge of emerging and re-emerging infectious diseases. Nature. 2004; 430(6996). pp:242-249. doi: 10.1038/nature0275
  22. Naming the coronavirus disease (COVID-19) and the virus that causes it [Электронный ресурс]. – https://www.who.int/emergencies/diseases/novel-coronavirus-2019/technical-guidance/naming-the-coronavirus-disease-(covid-2019)-and-the-virus-that-causes-it (дата обращения 11.04.2022)
  23. Osterholm M.T. Preparing for the next pandemic. N Engl J Med. 2005; 352(18). pp:1839-1842. doi: 10.1056/NEJMp058068
  24. Polonsky J.A., Baidjoe A., Kamvar Z.N., Cori A., Durski K., Edmunds W.J., Eggo R.M., Funk S., Kaiser L., Keating P., de Waroux O.L.P., Marks M., Moraga P., Morgan O., Nouvellet P., Ratnayake R., Roberts C.H., Whitworth J., Jombart T. Outbreak analytics: a developing data science for informing the response to emerging pathogens. Philos Trans R Soc Lond B Biol Sci. 2019; 374(1776):e20180276. doi: 10.1098/rstb.2018.0276

Supplementary files

There are no supplementary files to display.


Copyright (c) Safonova M.V., Simonova E.G., Dolgova A.S., Lopatin A.A., Dedkov V.G.

Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.

This website uses cookies

You consent to our cookies if you continue to use our website.

About Cookies