ASYMPTOMATIC ROTAVIRAL INFECTION: SPREAD AND EPIDEMIOLOGICAL IMPORTANCE

Full Text

Ротавирусы группы А - основная причина острых гастроэнтеритов у детей раннего возраста. Антигенное разнообразие, высокая контагиозность и активность контактно-бытовой передачи ротавирусов определяют характерные особенности эпидемиологии ротавирусной инфекции (РВИ) - повсеместное широкое распространение среди населения, преобладание спорадической заболеваемости, очаговость в семьях, детских коллективах и лечебных учреждениях. В странах умеренного климатического пояса наблюдается выраженная сезонность в холодный период года - с ноября-декабря по март-апрель. К РВИ наиболее восприимчивы дети в возрасте от 3 до 24 мес, у которых заболевание может протекать в тяжелой форме. Источником инфекции чаще всего служат бессимптомные вирусоносители в семье. Заболеваемость детей первых месяцев жизни относительно низка, поскольку в это время дети частично защищены материнскими антителами и другими противовирусными факторами, получаемыми трансплацентарно или с молоком, но ряд авторов связывают низкую заболеваемость с циркуляцией асимп-томатических штаммов среди новорожденных [1-4]. Ротавирусы типируют по двум белкам, образующим наружную оболочку вириона - VP4 (Р-типы) и VP7 (G-типы). Они являются основными антигенами, участвующими в нейтрализации вируса. В России и многих странах преобладают генотипы Р[8]G4, Р[8]G1, Р[8]G3, Р[4]G2, Р[8]G9, другие встречаются реже или эпизодически, установлена периодическая смена их доминирования в течение нескольких лет и в разное время года [3, 5-8]. Геном ротавируса состоит из 11 сегментов РНК - генов, кодирующих структурные и неструктурные белки. При микст-инфекции разными генотипами вируса между ними происходит обмен генами и образуются штаммы-реассортанты с новыми свойствами. Известны межвидовые реассортанты между ротавирусами человека и животных, выделенные от больных [5]. Социркуляция различных типов ротавирусов и высокая частота мутаций (реассортации, точечные мутации) приводят к существованию множества генетических вариантов возбудителя и их изменениям. Возможно изменение типа вируса или его свойств, в частности вирулентности. Штаммы ротавируса G1Р[6], вызывающие бессимптомную инфекцию у новорожденных, в последние годы стали вызывать манифестную инфекцию у детей разного возраста [6]. Ротавирус G1Р[8]-1 циркулировал в европейской части России в виде трех генетических вариантов, но тяжелые формы гастроэнтерита достоверно чаще вызывал один, имеющий электрофоретип РНК № 3 [5]. При изучении ротавируса Р[8]G4 показано, что изменения аминокислотных последовательностей белка VP7 (сублиния Iс) могли стать причиной повышения вирулентности [8]. Обнаружены различия аминокислотных последовательностей белков VP4, VP7 и NSP4 штаммов, выделенных от детей с острой и бессимптомной инфекцией [1]. Результаты обследования здоровых детей, посещавших детский сад, указывали на возможную циркуляцию авирулентных штаммов ротавируса [9]. Таким образом, известные различия вирулентности ротавирусов позволяют предположить, что часть широко распространенных бессимптомных форм инфекции может быть обусловлена циркуляцией авирулентных вариантов вируса, роль которых в эпидемиологии РВИ не изучена и не учитывается. Большинство опубликованных данных о распространении бессимптомных форм РВИ получено при обследовании отдельных контингентов населения - детей или взрослых, контактных лиц в очагах инфекции, работников пищевых предприятий [1, 9-10]. Цель работы - изучение возрастных и сезонных особенностей распространения субманифестных форм РВИ и оценка их значения в эпидемиологии инфекции. Материалы и методы Изучение частоты бессимптомных форм РВИ в разных возрастных группах населения Ростова-на-Дону проводили в 2011-2015 гг. среди пациентов (n = 2608) в возрасте от 2 нед до 90 лет, обратившихся в диагностический центр Ростовского НИИМП для обследования на дисбактериоз кишечника - широко распространенное состояние, выявляемое у 80-90% населения. Антиген ротавирусов группы А в копроматериалах выявляли методом иммуноферментного анализа (ИФА) с использованием набора реагентов «Ротавирус-антиген-ИФА-Бест» производства ЗАО «Вектор-Бест» в соответствии с инструкцией. Результаты Бактериологическое исследование выявило наличие качественных или количественных изменений состава кишечной микрофлоры у 96% обследованных лиц, в единичных случаях выделены сальмонеллы. У большинства обнаружено снижение показателей нормальной микрофлоры, наличие атипичных форм эшерихий или условно-патогенных бактерий, соответствующее дисбактериозу I-II степени. Антиген ротавируса выявлен у 63,3±1,4% детей до 2 лет, у 24,7±1,6% детей 2-14 лет и у 12,5±0,9% пациентов от 15 до 90 лет. В соответствии с различиями частоты инфекции выделено 9 возрастных группах - 0-5, 6-14 и 15-23 мес, 2-4 года, 5-14, 15-22, 23-35, 36-62 и 63-90 лет. Полученные результаты приведены в таблице. Установлено, что первичное инфицирование ротавирусом большинства детей (65,8%) происходит в первые 4-8 нед жизни. В возрасте от 0 до 5 мес были заражены 70,7±2,7% детей, от 6 до 23 мес - 58,9±2,2%. Наблюдения в динамике показали, что у детей до 1 года вирусоносительство может продолжаться не менее 2-3 мес. При повторном обследовании 32 взрослых через 1-2 нед после выявления ротавируса получены отрицательные результаты. У 35-40% детей до 1 года и у 18% - от 1 года до 2 лет, выделяющих ротавирус, отмечали симптомы гастроэнтерита (жидкий или кашицеобразный стул желтого цвета до 3 раз в день, у некоторых - субфебрильная температура), что позволяло диагностировать ротавирусную инфекцию в легкой форме, учитывая результаты бактериологических анализов. У детей старше 2 лет и у взрослых симптомы РВИ отмечали в единичных случаях. С возрастом частота бессимптомной инфекции постепенно понижается до минимальной (4,4±1,5%) в группе 15-22 года, в более старших группах составляет от 10,2±1,3 до 17,1±3,1%. При изучении сезонных особенностей распространения бессимптомных форм РВИ данные анализировали за 5 периодов года, характерных для многолетней заболеваемости в Ростове-на-Дону и в Ростовской области [4]: декабрь-март - периоды сезонных зимне-весенних подъемов; апрель-май - периоды снижения заболеваемости; июнь-июль - периоды минимальной заболеваемости; август-сентябрь - ежегодная вторая волна заболеваемости; октябрь-ноябрь - периоды перед началом эпидемического сезона. С августа по ноябрь получены близкие значения зараженности во всех возрастных группах, поэтому результаты за эти месяцы были объединены. В отличие от манифестной РВИ при бессимптомной инфекции практически не наблюдалась зимне-весенняя сезонность (рисунок). За период с апреля по июль приведены общие результаты). Незначительные подъемы зараженности в декабре-марте по сравнению с июнем-июлем отмечены только среди детей в возрасте от 0 до 14 мес. В весенне-летние месяцы минимальной заболеваемости (апрель-июль) уровень бессимптомной инфекции среди детей от 15 мес до 14 лет на 17% превышает показатели эпидемических периодов (декабрь-март), составляя 42,8±3,2 и 25,8±2,4% соответственно. В июне-июле зараженность детей этих возрастных групп составляла 43,3±5%. Особенно выражен весенне-летний подъем бессимптомной инфекции у детей в возрасте 15-23 мес (70,1±5%), что на 30,5% больше, чем в декабре-марте (39,6±5,2%). У пациентов от 23 до 90 лет также имеется тенденция к повышению вирусоносительства в весенне-летний период (15,6±2%) по сравнению с зимним (11,7±1,5%). Таким образом, в результате исследования установлено широкое распространение бессимптомных форм РВИ во все сезоны года, включая межэпидемические периоды. Обсуждение Популяционный иммунитет к циркулирующим генотипам ротавируса формируется к возрасту 3-5 лет, резко снижая заболеваемость более старших возрастных групп. Но не все полученные нами результаты можно объяснить наличием популяционного иммунитета. Почему после каждого эпидемического сезона заболеваемость снижается только в апреле-июле, а уровень бессимптомной инфекции в этот период повышается? Почему ежегодно в августе начинается не характерный для РВИ летне-осенний подъем заболеваемости? Известно, что возможно сохранение возбудителей инфекций на основе малоактивной их циркуляции. При этом не наблюдается доминирования одного варианта и в популяции одновременно присутствуют варианты, отличающиеся по набору свойств. Значение такой поликлональной циркуляции состоит в восстановлении «утраченного» набора генов, обеспечении обмена информацией и определении доминирующих линий возбудителей [11]. Различия вирулентности ротавирусов полностью соответствуют данным положениям о поликлональной циркуляции. Это позволяет объяснить высокие показатели бессимптомной РВИ следующим. После эпидемического сезона активную циркуляцию вирулентных вариантов ротавируса могут затруднять два фактора - повышение уровня иммунной прослойки населения и быстрая инактивация вируса при высоких температурах (см. ниже). Прекращение доминирования эпидемических штаммов увеличивает удельный вес в составе вирусных популяций слабо- или авирулентных вариантов вируса, вызывающих часть бессимптомных форм РВИ как у детей, так и у взрослых. Источником инфекции для новорожденных с бессимптомной РВИ, обусловленной асимптоматическими штаммами ротавируса, могут быть родители, старшие дети в семье или медицинский персонал, следовательно, эти штаммы циркулируют среди всего населения. Кроме того, миграция населения, туризм, смены отдыхающих на курортах создают условия для обмена генотипами ротавирусов между территориями, особенно активного в период летних отпусков и каникул. Одним из примеров вероятного заноса инфекции является госпитализация в Ростове-на-Дону больных РВИ детей, заразившихся в августе на зарубежном курорте. Естественно, между территориями могут циркулировать варианты ротавируса различной вирулентности. Таким образом, высокий уровень бессимптомной инфекции в межэпидемических периодах года может быть обусловлен увеличением разнообразия циркулирующих штаммов ротавируса - местными вирулентными генотипами (у иммунных лиц), заносом новых типов вируса и преобладанием авирулентных вариантов с их общей активной циркуляцией. Повышение гетерогенности вирусных популяций способствует образованию большого количества новых реассортантов и генетических вариантов возбудителя. Это позволяет сделать вывод, что бессимптомные формы РВИ, которые значительно превосходят по своему количеству манифестные формы, оказываются основным резервуаром вирусного генофонда и средой, в которой происходят непрерывные процессы формирования и иммунной селекции новых геновариантов вируса, в том числе вирулентных. Возможно, что выявленное нами ранее циклическое развитие эпидемического процесса с периодами 2-2,5 мес [12] вызвано сменой вирулентных вариантов вируса. Таким образом, бессимптомные формы играют главную роль в развитии эпидемического процесса инфекции. Полученные результаты и выводы помогают понять причины сезонности РВИ в странах зоны умеренного климата. О причинах зимне-весенних подъемов РВИ существуют самые разные точки зрения, предполагающие возможность снижения резистентности детей в сезон гриппа, влияние метеоусловий, водной или аэрозольной передачи возбудителя [13-14]. С 1980-х годов известна зависимость уровня заболеваемости от температуры, что связывали с лучшей выживаемостью ротавируса при низких температурах [14]. В настоящее время доминирует мнение о высокой устойчивости вируса, основанное главным образом на мониторинге вирусных маркеров, но многие данные свидетельствуют, что сроки его выживаемости незначительны [12]. Поэтому при РВИ преобладает контактно-бытовой путь передачи инфекции, который реализуется очень быстро и обеспечивает заражение детей в раннем возрасте, тогда как для длительной водной передачи характерна заболеваемость населения старше 3 лет. Действительно высокую стабильность имеют вирусные маркеры, которые сохраняются до нескольких месяцев и могут выявляться в различных объектах окружающей среды и при отсутствии инфекционного вируса. Локальные водные вспышки, возможные при отсутствии или авариях систем водоснабжения, мало влияют на уровень заболеваемости - доля всех вспышек в общей заболеваемости РВИ в Российской Федерации составляла в разные годы лишь 0,9-5,4% [15]. Растворы синтетических моющих средств (СМС) полностью разрушают структуру ротавирионов даже при кратковременном воздействии, что исключает выживаемость выделяемого больными ротавируса на длительном пути от сточных вод, куда поступают СМС, до источников и систем водоснабжения. Гарантированное безопасное водопотребление в Москве не снижает заболеваемость [16], как и во многих других городах, что подтверждает отсутствие ротавируса в питьевой воде. Приведенные данные показывают, что сроки выживаемости ротавируса незначительны, особенно при высоких температурах. Изложенное и полученные нами результаты позволяют предположить, что причины зимне-весенней сезонности РВИ заключаются в следующем: в гетерогенных вирусных популяциях постоянно присутствуют слабо- или авирулентные варианты ротавируса, которые преобладают в теплый период года, вызывая бессимптомную инфекцию; каждый больной РВИ выделяет в тысячи раз большее количество ротавируса, чем бессимптомный вирусоноситель. Более массивная и длительная контаминация окружающей среды, повышая риск заражения, обеспечивает вирулентным штаммам значительное преимущество над авирулентными в распространении среди населения; ротавирус быстро инактивируется при летних температурах, что ограничивает активность передачи инфекции, снижая количество заражающихся (контактное число) любым циркулирующим штаммом до такого уровня, при котором его эпидемическое распространение затруднено. Подъема заболеваемости не происходит; в холодный период года выживаемость ротавируса повышается, что создает условия для реализации преимущества вирулентных штаммов в распространении. Нарастающее число больных приводит к доминированию штамма и подъему РВИ. Важнейшую роль в распространении эпидемических вариантов ротавируса играют состояние специфического иммунитета населения и социальные условия. Вероятно, именно эти факторы оказывают решающее влияние на особенности заболеваемости РВИ на юге России. Ежегодно в августе-сентябре в Ростовской области, Краснодарском и Ставропольском краях регистрируется 2-я волна РВИ, которая характерна только для этих регионов и в отдельные сезоны превышает зимне-весенние подъемы [4]. Юг России отличается от других территорий страны очень большим летним притоком отдыхающих. Множество мест туризма и курортов на Северном Кавказе, на берегах Черного и Азовского морей посещают миллионы взрослых и детей, которые заносят из других регионов страны новые для юга России генотипы ротавируса. Низкий уровень популяционного иммунитета к данным типам возбудителя и высокая плотность населения, значительная часть которого работает в сферах питания и обслуживания отдыхающих, обеспечивают активную передачу инфекции, достаточную для распространения вируса в летних условиях и подъема заболеваемости. В крупных мегаполисах с интенсивной круглогодичной циркуляцией населения летних подъемов РВИ не происходит, поскольку постоянный занос разных генотипов ротавируса поддерживает высокий уровень популяционного иммунитета. Таким образом, обоснованное в работе предположение о широкой циркуляции авирулентных вариантов ротавируса дополняет представления о возбудителе и позволяет дать ответы на актуальные вопросы эпидемиологии и развития эпидемического процесса ротавирусной инфекции. Выводы 1. Выявлено широкое распространение бессимптомных форм РВИ среди населения Ростова-на-Дону. Зараженность ротавирусом составляет в группах 0-1 год - 63,3%, 2-14 лет - 24,7%, 15-90 лет - 12,5%. 2. При бессимптомных формах РВИ отсутствует зимне-весенняя сезонность, характерная для заболеваемости. В июне-июле зараженность взрослых не снижается, детей 1-14 лет - на 17,5% выше, чем в эпидемические периоды. 3. Высокие показатели вирусоносительства в теплое время года могут быть обусловлены преобладанием авирулентных вариантов ротавируса, вирулентными штаммами у иммунных лиц и заносом новых генотипов вируса, что указывает на повышение гетерогенности вирусных популяций и возможности формирования множества новых реассортантов и генетических вариантов возбудителя. 4. Бессимптомные формы РВИ, составляющие основную часть всех заражающихся ротавирусами, служат резервуаром вирусного генофонда, источником новых вариантов вируса и играют главную роль в иммунной селекции эпидемических штаммов и развитии эпидемического процесса. 5. Вероятная причина зимне-весенней сезонности РВИ - преимущество в распространении вирулентных штаммов над авирулентными, которое реализуется в условиях низких температур, повышающих выживаемость ротавируса. Ежегодные летне-осенние подъемы РВИ на юге России может вызывать занос из других регионов новых генотипов ротавируса на территорию с благоприятными для их активной циркуляции социальными условиями.

About the authors

V. Ya Zarubinsky

Rostov Research Institute of Microbiology and Parasitology of the Federal Service on Surveillance for Consumer Rights Protection and Human Welfare

Email: rostovniimp@mail.ru
119, Gasetny bystr., Rostov-on-Don, 344000, Russian Federation

M. N Gapon

Rostov Research Institute of Microbiology and Parasitology of the Federal Service on Surveillance for Consumer Rights Protection and Human Welfare

119, Gasetny bystr., Rostov-on-Don, 344000, Russian Federation

O. V Akelina

Rostov Research Institute of Microbiology and Parasitology of the Federal Service on Surveillance for Consumer Rights Protection and Human Welfare

119, Gasetny bystr., Rostov-on-Don, 344000, Russian Federation

References

Supplementary files