Откуда дует ветер? Детективная история вспышки сибирской язвы в Свердловске
В апреле 1979 года в Свердловске начали происходить странные вещи. В больницы один за другим поступали люди с тяжёлым заболеванием, причину которого поначалу никто не понимал.
Сначала симптомы выглядели довольно неспецифично - высокая температура, слабость, кашель, боль в груди. Можно было подумать о тяжёлой респираторной инфекции, но болезнь развивалась очень быстро. Состояние пациентов резко ухудшалось, появлялись одышка, шок, кровоизлияния. Многие заболевшие умирали всего через несколько дней после появления первых симптомов.
Было совершенно непонятно, что связывает этих людей и почему они начали заболевать практически одновременно. Врачи, конечно, искали причину, проводили анализы, вскрытия погибших и вскоре получили довольно неожиданный ответ.
Причиной вспышки заболевания стала сибирская язва. Но загадка становилась только интереснее. Сибирская язва посреди крупного промышленного города? Откуда она вообще взялась в Свердловске?
Возбудитель
Cибирская язва - прежде всего инфекция травоядных животных, которую вызывает бактерия Bacillus anthracis. В неблагоприятных условиях её вегетативные клетки образуют чрезвычайно устойчивые споры, способные десятилетиями сохраняться в окружающей среде. Человек обычно заражается не от другого человека, а при контакте с больным животным или продуктами животного происхождения.
Споры устойчивы к высыханию, холоду и другим неблагоприятным условиям и способны сохраняться в почве десятилетиями.
Причём в зависимости от того, куда именно попали споры, болезнь может выглядеть совершенно по-разному.
Чаще всего встречается кожная форма. Споры проникают через повреждения кожи, а на месте заражения постепенно появляется характерная язва с чёрным центром. Это самая распространённая и наиболее благоприятная форма. Без лечения от неё погибает до 20% заболевших, но при своевременной антибиотикотерапии летальность очень низкая.
Если съесть заражённое мясо, может развиться желудочно-кишечная форма. Проявляется она болью в животе, рвотой, диареей и поражением кишечника. Эта форма уже значительно опаснее и без лечения она может приводить к смерти более чем в половине случаев.
А есть третий и самый необычный вариант - ингаляционная сибирская язва. Она возникает, когда человек вдыхает достаточно мелкие частицы со спорами B. anthracis. Споры достигают нижних отделов дыхательных путей, захватываются иммунными клетками и попадают в лимфатические узлы грудной клетки. Там бактерии начинают размножаться, инфекция распространяется по организму, развивается тяжёлое поражение средостения с отёком и кровоизлияниями, сепсис и шок.
Это самая опасная из основных форм заболевания. Без лечения ингаляционная сибирская язва почти всегда смертельна. Но даже при современной интенсивной терапии и антибиотиках выживаемость составляет лишь около 55%.
Так откуда тогда взялась вспышка посреди большого города?
Официальное объяснение властей заключалось в том, что в город попало мясо заражённых животных. И это звучало довольно правдоподобно, ведь B. anthracis встречается у сельскохозяйственных животных, человек может заразиться от них - то есть ничего необычного. Но несостыковки начались на этапе вскрытия тел погибших.
Одними из ключевых людей в этой истории стали свердловские патологоанатомы Фаина Абрамова и Лев Гринберг. Во время эпидемии они проводили вскрытия погибших, а позднее подробно проанализировали 42 случая.
У всех 42 погибших обнаружили характерное поражение лимфатических узлов и тканей между лёгкими - сильное воспаление, отёк и кровоизлияния. То есть именно то, что характерно для ингаляционной сибирской язвы. Поражения желудочно-кишечного тракта у части погибших тоже были, но их расположение и характер указывали на то, что они могли возникнуть уже вторично, после того как инфекция распространилась по организму с кровью.
С версией про заражённое мясо такая картина вязалась плохо. Зато прекрасно соответствовала заражению через дыхательные пути. Но если люди вдохнули споры, то откуда они взялись в воздухе Свердловска? Для поиска ответа понадобилось 13 лет.
Откуда дует ветер?
В 1992 и 1993 годах группа американских и российских исследователей во главе с гарвардским молекулярным биологом Мэтью Мезельсоном приехала в Екатеринбург.
Экспедиция Мэтью Мезельсона в Свердловске, 1992 год. Исследователи вместе со смотрителями кладбища отмечают места захоронения жертв вспышки. Источник: Meselson CBW Archive, Harvard University
Исследователи разыскивали семьи погибших и опрашивали их. Мезельсон позднее рассказывал, что команда опросила семьи 43 погибших, пытаясь установить не только домашний адрес человека, но, что гораздо важнее, где он находился днём в начале апреля 1979 года.
Почему это важно? Представим человека, который жил на другом конце Свердловска, но каждый день ездил работать на завод возле военного городка. Скорее всего, в рабочие дни днём он находился довольно далеко от домашнего адреса, а значит, и заразиться мог совсем в другом месте.
Поэтому исследователи отмечали на карте и место жительства, и место работы жертв. Конечно, отдельно учитывались люди, находившиеся в отпуске, пенсионеры, безработные и военные резервисты. А затем эти данные нанесли на карту и увидели очень странную картину.
Источник: Meselson et al., 1994, Science
Большинство людей в момент предполагаемого заражения находились внутри очень узкой зоны, протянувшейся через южную часть города. И начиналась эта зона практически у одного весьма примечательного места - военного городка №19.
За его ограждением располагался военный научно-исследовательский комплекс, работавший в том числе с Bacillus anthracis. То есть с той самой бактерией, которую обнаруживали в тканях погибших. Совпадение? Уже выглядит подозрительно. Но одного такого совпадения всё ещё недостаточно и нужен был какой-то независимый след.
И такой след нашёлся, но не среди людей. Исследователи посмотрели, что происходило весной 1979 года за пределами Свердловска. Оказалось, что в деревнях южнее города в то же время от сибирской язвы погибали коровы и овцы. Когда эти случаи нанесли на карту, они оказались примерно на продолжении той же узкой полосы. След заболевания тянулся от города на десятки километров.
Случаи заражения животных сибирской язвой. Источник: Meselson et al., 1994, Science
Такую географию вспышки версией о заражённом мясе объяснить становилось всё труднее. Оставалось поднять старые метеорологические данные и оценить направление ветра.
И ветер стал новой уликой. Незадолго до начала вспышки ветер дул от военного объекта на юг, практически вдоль той самой линии, на которой находились заболевшие люди и животные.
Ну и тут пазл наконец сложился. Именно сочетание этих трёх независимых наблюдений - расположения людей, случаев среди животных и метеоданных, позволило группе Мэтью Мезельсона в 1994 году сделать вывод, что причиной эпидемии был аэрозольный выброс B. anthracis из военного объекта.
Что вообще представлял собой этот объект?
Военный городок №19 - это не просто одна секретная лаборатория, а довольно большой закрытый комплекс на южной окраине Свердловска. Он появился после войны, в конце 1940-х годов, в Чкаловском районе города. На его территории находились военный НИИ микробиологии и производственная площадка, где занимались военной микробиологией. К 1970-м годам одним из ключевых объектов работы стал Bacillus anthracis.
«Городок» действительно был городком. Согласно материалам расследования Мезельсона, в нем находилось множество зданий, в том числе четырёх- и пятиэтажные жилые дома примерно на 5000 жителей. То есть совсем рядом с секретным производством жили военнослужащие, сотрудники и их семьи.
И ученые здесь не просто изучали бактерию, как патоген. В Свердловске-19 (так называли закрытый городок) существовала производственная линия для получения сухих спор, пригодных для военного применения. Именно поэтому воздух, выходивший из производственных помещений, должен был проходить через систему фильтрации. Но, в один момент, видимо, что-то пошло не так.
Доподлинно неизвестно, что именно произошло с системой фильтрации. Наиболее известная версия появилась из позднейших свидетельств людей, связанных с советской программой. Согласно ей, во время технического обслуживания из системы вытяжной вентиляции сняли защитный фильтр. Информация о снятии фильтра не была должным образом передана следующей смене, производство запустили, и часть аэрозоля со спорами вышла наружу.
Возможно, конкретный механизм аварии был другим, но одно стало понятно - именно выброс спор из военного городка №19 стал причиной вспышки.
На этом история не закончилась
В 1992 году российские власти впервые публично признали, что причиной вспышки была авария на военном объекте. А через десятилетия учёные смогли получить ДНК Bacillus anthracis из сохранившихся образцов тканей людей, умерших во время вспышки, и реконструировать геном свердловского штамма.
Его сравнили с большой коллекцией геномов B. anthracis со всего мира. Оказалось, что свердловский вариант относится к Tsiankovskii subclade группы TEA 008/011 и особенно близок к нескольким известным азиатским лабораторным и вакцинным линиям, включая российский штамм Tsiankovskii.
Здесь образцы из Свердловска-19 обозначены как Svd1 и Svd2. Источник: Источник: Wysocki et al., 2016, mBio
Но это вовсе не означает, что «военные использовали вакцинный штамм». Авторы осторожно отмечают, что близость лабораторных линий может объясняться их происхождением от когда-то общего исходного материала.
Но главный вопрос другой - сделали ли советские учёные «суперсибирскую язву»? К моменту публикации уже было известно, что советская программа биологического оружия занималась в том числе генетическими манипуляциями с B. anthracis. Поэтому авторы специально искали признаки того, что свердловский производственный штамм мог быть модифицирован - например, чтобы получить устойчивость к антибиотикам или снизить эффективность вакцин.
И ничего такого в геноме не обнаружили.
Генетически свердловский штамм выглядел как вполне обычный природный вирулентный B. anthracis. Исследователи не нашли признаков инженерных изменений, которые могли бы объяснить устойчивость к антибиотикам или способность обходить существующие вакцины.
Конечно, по одному «сбежавшему» штамму невозможно судить обо всём, что разрабатывалось в закрытых лабораториях военного городка №19. Но конкретно бактерия, ставшая причиной Свердловской вспышки 1979 года, никакой «суперсибирской язвой» не была. Она была вполне обычной, но от этого не менее смертоносной.
Больше микробов — в моём ТГ-канале microbblog. Недавно там разбирались, откуда у коал хламидиоз и что происходит с микробиомом кишечника у любителей кофе.
