Следующий шаг – соотнести количество случаев заражения со средними показателями по региону и периоду времени, то есть с фоновым уровнем заболеваемости. Например, с 1993 года на всей территории США регистрируется менее 200 случаев заражения корью в год. Следовательно, если в каком-то районе их число внезапно увеличивается, есть повод для беспокойства, учитывая столь низкие средние показатели. Этот шаг также включает в себя методы описательной эпидемиологии: учет таких демографических характеристик, как пол, возраст, расовая или этническая принадлежность заболевших, а также данных об их профессии, недавних поездках и прививках. Например, когда опрыскиватели овощей в супермаркетах заражали людей пневмонией, немаловажными оказались сведения о том, что среди заболевших было больше женщин и что они чаще ходили за продуктами. А во время одной вспышки сальмонеллеза исследователи заметили, что больные в основном были моложе той возрастной группы, которая обычно им заражается. К тому же они в большинстве своем курили марихуану – именно так стало известно, что зараженная конопля может стать источником эпидемии.
Затем формулируется гипотеза о причинах возникновения вспышки. Если речь идет об известном заболевании, на помощь приходят уроки прошлого. Но так бывает не всегда. Если инфекция совсем новая или передается невиданным прежде способом (как в случае с марихуаной, ставшей источником сальмонелл), а первоначальная гипотеза не позволяет выявить ее причину, исследователям приходится копать глубже. Может потребоваться проверка домашних холодильников, непрерывно проводятся опросы, чтобы сведения продолжали поступать, пока выясняются дополнительные детали. Иногда медики приглашают заболевших на совместное обсуждение, чтобы они могли самостоятельно отыскать тот объединяющий их фактор, который так сложно выявить.
Гипотезу проверяют различными способами. Один из них – это сравнение данных о заболевших и о здоровых членах контрольной группы, еще один – формирование выборки из населения региона для проверки выдвинутых предположений. Если подтвердить их не удается, предлагается новая гипотеза. С помощью тестирования образцов можно обнаружить самого возбудителя заболевания. Как только его удается выявить, требуется сдержать его распространение, что влечет за собой официальные заявления об изъятых из оборота товарах, пресс-релизы и меры, призванные гарантировать, что все источники инфекции – например продукты питания – точно исчезнут с полок супермаркетов. В итоге составляется полный отчет, и завершающим шагом становится непрерывный контроль за сокращением количества заболевших, которое позволяет объявить о конце эпидемической вспышки.
К осени 1976 года летальные исходы в Филадельфии, к счастью, прекратились, но расследование продолжалось. Причину эпидемии никак не удавалось разгадать. Над этим все еще работал ученый из Центра по контролю и профилактике заболеваний США, Джозеф Мак-Дейд. Он был не просто микробиологом, а риккетсиологом. Он специализировался на изучении бактерий, принадлежащих к роду риккетсий (лат. Rickettsia), которые вызывают такие заболевания, как сыпной тиф и пятнистая лихорадка Скалистых гор. Мак-Дейду было поручено установить, не было ли у заболевших членов «Американского легиона» лихорадки Ку (которую когда-то относили к числу риккетсиозных инфекций), хотя многие специалисты были убеждены, что возбудителем «болезни легионеров» был вирус, а не бактерия.
У них были основания так думать, ведь традиционное окрашивание по Граму не позволило обнаружить никаких патогенов на зараженных тканях, а в чашках Петри, используемых для культивирования бактерий, ничего вырастить не удавалось. Когда лабораторным мышам, с помощью которых доказывается наличие бактериальных инфекций, вводили раствор, содержащий образцы тканей умерших пациентов, они оставались здоровыми. Значит, речь шла о вирусе – иначе и быть не могло.
Исследователи применили еще один метод, предназначенный для обнаружения вирусов: попробовали вырастить патоген в куриных яйцах. Чтобы образцы не оказались заражены посторонними бактериями, в них постоянно вводили антибиотики. Но вновь ничего обнаружить не удалось.
Во время зимних праздников, в декабре 1976 года, Мак-Дейд продолжил работать. Наслаждаясь царившим между Рождеством и Новым Годом затишьем, он решил наведаться в лабораторию и «разделаться с незаконченными делами». Там он еще раз взглянул на предметные стекла с материалами филадельфийской вспышки, которые уже изучал до этого. На одном из образцов тканей морской свинки (в отличие от лабораторных мышей, у морских свинок проявлялись симптомы легионеллеза) Мак-Дейд обнаружил небольшое количество рассеянных бактерий. Ничего особенного в этом не было – нескольких попавшихся кое-где микроорганизмов было недостаточно, чтобы пролить свет на проблему. Но в одном из углов стеклянной пластинки он увидел сразу несколько колоний бацилл.
Это его заинтересовало.
Собравшись с силами, Мак-Дейд повторил эксперимент с куриными яйцами, но в этот раз антибиотики колоть не стал. Образцы отреагировали на сыворотку пациентов, переживших заболевание. А это значило, что ему наконец удалось выделить патоген, провоцирующий болезнь легионеров. Затем Мак-Дейд окрасил полученные культуры по методу Хименеса, который часто использовался при изучении риккетсий, ведь эти бактерии, как правило, не поддаются обычному окрашиванию по Граму. Использовав ярко-розовый краситель фуксин для бактерий и контрастный малахитово-зеленый – для фона, он наконец разглядел бациллы.
Мак-Дейду удалось обнаружить возбудителя.
Оказалось, что у остававшихся здоровыми лабораторных мышей каким-то образом выработался иммунитет к новому заболеванию, которое теперь официально назвали легионеллезом. Так были открыты бактерии под названием Legionella pneumophila (от греч. «те, что любят легкие»).
Легионеллы трудно вырастить в лабораторных условиях, поэтому Мак-Дейду и его коллегам пришлось изрядно потрудиться, чтобы их выделить. Вместо обычного питательного субстрата эти бактерии предпочитают среду с большим количеством цистеина и железа, низким содержанием кислорода и натрия и с добавлением активированного угля. Кроме того, для размножения им нужна температура выше той, что поддерживается в человеческом организме.
Бактерии вида Legionella Pneumophilia.
Из-за условий, которые требуются этим микроорганизмам для роста, их иногда называют «водорослями». А где найти подходящую для роста водорослей среду с высокой температурой и большим количеством железа?
В блоках системы кондиционирования.
За счет циркуляции теплого и холодного воздуха в них часто образуется биопленка – слой так называемых «водорослей», что по душе легионеллам. Эти бактерии также можно обнаружить в горячих источниках и местах сброса воды, использованной для охлаждения ядерных реакторов. Скорее всего, капли жидкости с бактериями, которые завелись в системе кондиционирования отеля «Белвью-Стратфорд», попали в воздух, и пожилые ветераны с ослабленной иммунной системой, вдыхая их, заболели. Это объясняет, почему сотрудники отеля остались здоровы: вероятно, их организм и раньше сталкивался с этими бактериями, и у них выработался иммунитет. Кроме того, есть версия, что в установленных под блоками поддонах собиралась зараженная бактериями вода, а мощные вентиляторы разбрызгивали ее, в результате чего капли оказывались на улице снаружи здания, откуда их засасывало в вестибюль: именно там предположительно и заражались заболевшие.
Благодаря эпидемиологическому расследованию и бесчисленным часам упорного труда эпидемиологов, пользовавшихся «старыми добрыми» методами, а также неустанной работе ученых в лабораториях и в командном пункте Гаррисберга, наконец удалось понять природу нового заболевания.
Правда, как оказалось, оно было не таким уж и новым. Как только удалось выделить легионеллы, исследователи стали перебирать образцы тканей пациентов, страдавших другими загадочными болезнями. Оказалось, что именно бактерии Legionella pneumophila были возбудителем понтиакской лихорадки – недуга, которым в 1968 году заразились 144 человека в окружном департаменте здравоохранения города Понтиак, штат Мичиган. Источником инфекции, вероятнее всего, стала неисправная система кондиционирования, из-за которой также заболели лабораторные морские свинки. Были и другие случаи: в 1957 году на мясокомбинате американской компании Hormel, а также в 1965 году – в вашингтонской психиатрической больнице.
Как и многие другие «недавно открытые» заболевания, легионеллез появился куда раньше, чем нам казалось.
Теперь, когда об этой болезни нам известно гораздо больше, при возникновении новых вспышек установить их причину намного проще. Помните ту историю с опрыскивателями, которые вызывали пневмонию у покупателей овощей? В начале 1990-х годов из-за них заболело несколько человек, в основном женщин – и как вы думаете, чем они заразились? Верно, легионеллами. Мы знаем, как предотвратить размножение этих бактерий, поддерживая чистоту систем водоснабжения, удаляя из них биопленку и опасные примеси. Мы разработали эффективные тесты, позволяющие выявить заболевание с помощью анализа мочи, а также превосходные антибиотики, которые позволяют спасти заразившемуся человеку жизнь.
Все это возможно благодаря логичным и критически важным этапам эпидемиологического расследования, а также упорству тех, кто ни перед чем не остановится в поисках истины.
Библейская чума: историческое эпидемиологическое расследование
Десять казней египетских давно являются предметом интереса и светских споров среди библеистов, историков и эпидемиологов. Во-первых, было ли все это на самом деле? Если да, то когда? И какое правдоподобное с точки зрения науки объяснение можно найти гневу Божьему?
В начале книги Исход фараон испытывает терпение Всевышнего, заявляя, что он «не знает Господа», на что Бог отвечает: «познают Египтяне, что Я Господь».