Вирусы — главная причина острого инфекционного гастроэнтерита, синдрома, включающего рвоту, водянистую диарею или оба данных синдрома, которые начинаются остро на фоне полного здоровья. В большинстве случаев заболевание связано с двумя разными вирусами. До недавнего широкого внедрения вакцины против ротавируса в течение последних 15 лет вирус ежегодно уносил >400 000 жизней.
Ротавирусы остаются наиболее частой причиной спорадического тяжелого гастроэнтерита у детей младшего возраста и в настоящее время приводят к смерти 600 детей ежедневно во всем мире, преимущественно в развивающихся странах, где еще не внедрена широкая вакцинация от ротавируса. Норовирусы представляют собой основную причину эпидемического инфекционного гастроэнтерита как у детей, так и у взрослых в развитых странах.
Так, вспышки гастроэнтерита в замкнутых популяциях — на круизных лайнерах и в домах престарелых — характеризуются типичным проявлением норовирусных инфекций. Однако норовирусы все чаще становятся причиной спорадических, тяжелых гастроэнтеритов у детей младшего возраста и подростков.
а) Этиология:
1. Норовирусы. Норовирусы — один из пяти родов семейства калицивирусов, представляют собой безоболочечные, двадцатигранные вирусы с относительно небольшой, положительно полярной, одноцепочечной РНК. Род норовирусов, в свою очередь, делится на пять геногрупп (от GI до GV), только три из которых (GI, GII и GIV) могут вызывать инфекцию у человека.
Вирусы GIII и GV поражают крупный рогатый скот и мышей соответственно, и на сегодняшний день неизвестно, могут ли они инфицировать человека.
Вирусы в каждой геногруппе дальше подразделяются на генотипы (всего их описано 25) и подгруппы. Норовирус представляет собой прототип геногруппы I генотипа 1 (GI.1).
Размер генома этого вируса составляет 7,7 килобазы (тысяч нуклеотидов) и состоит из трех открытых рамок считывания, первая из которых кодирует неструктурные белки, необходимые для репликации вируса. Вторая открытая рамка считывания кодирует основной капсидный белок, вирусный протеин 1 (VP1).
При экспрессировании VP1 как рекомбинантного белка 180 молекул самопроизвольно собираются в вирусоподобные частицы, напоминающие аутентичные вирионы, которые оказались крайне важны для изучения эпидемиологии и иммуногенности норовирусов. Норовирусы человека только недавно удалось воспроизвести in vitro в человеческих энтероидах, поэтому диагноз обычно ставится на основании амплификации генов вируса в ПЦР или на основании использования рекомбинантных АГн для серологического анализа.
2. Ротавирус. Ротавирусы, принадлежащие к семейству реовирусов, представляют собой крупные, двадцатигранные безоболочечные вирусы с сегментированной, двухцепочечной РНК и трехслойным белковым покрытием. Ротавирусы делятся на группы от А до G на основании наличия перекрестнореагирующих АГн-эпитопов и их генетического родства. Ротавирусы, входящие в группу А, это наиболее часто встречающиеся вирусные кишечные патогены у людей молодого возраста и многих млекопитающих.
Вирусы группы В спорадически изолировали при вспышках заболевания, сопровождавшегося диареей у взрослых в Китае, и совсем недавно в ходе исследования детей со спорадическим гастроэнтеритом, в основном в Индии. Ротавирусы группы С — это главным образом ветеринарные патогены и редко бывают связаны с диареей у людей и животных по всему миру по сравнению с ротавирусами группы А. Ротавирусы групп D-G были выделены только у животных, преимущественно у пернатых.
Ротавирусы представляют собой частицы размером 100 нм с тремя концентрическими слоями белков: центральная часть вируса представлена VP1, VP2 и VP3, а также сегментированной двухцепочечной РНК; промежуточный слой сформирован VP6, самым многочисленным и АГн-структурным вирусным белком, и, наконец, внешний слой состоит из VP7 и VP4. Геном, состоящий из 11 сегментов двухцепочечной РНК, который в совокупности составляет 18 килобаз в длину, кодирует шесть структурных и шесть неструктурных белков.
Как и в случае почти всех остальных РНК-вирусов, ротавирусная РНК-полимераза не защищена от ошибок и наряду с селективным давлением, например эволюцией иммунитета, способствует возникновению разнообразия вирусов. У ротавирусов к генетическому разнообразию приводит также реассортация генов, при которой происходит смешивание сегментов генов разных родительских вирусов в клетках, коинфицированных двумя и более штаммами, и перестройка вирусного генома. Реассортация сегментов генов между животными и человеческими штаммами часто наблюдается в естественных условиях, особенно в странах с более низким уровнем экономического развития.
Недавно был разработан эффективный и практичный безвирусный метод восстановления рекомбинантных ротавирусов, который, несомненно, приведет к более глубокому пониманию биологии ротавирусов, а также повысит возможность разработки улучшенных вакцин.
3. Другие возбудители. Другие вирусные патогены, вызывающие острый инфекционный гастроэнтерит у человека, который трудно отличить от заболевания, вызываемого ротавирусами и норовирусами, включают саповирус (похожий на норовирус член семейства калицивирусов), кишечные аденовирусы, принадлежащие к типам 40 и 41, а также астровирусы (см. табл. 1). Частота выявления (по результатам ПЦР) данных вирусов у лиц с острым гастроэнтеритом зависит от популяции, однако они почти всегда определяются намного реже, чем ротавирусы и норовирусы.
Коронавирусы, торовирусы, пикобирнавирусы, пикорнавирусы, бокавирусы, пареховирусы и пестивирусы тоже выделялись эпизодически у лиц с острым гастроэнтеритом, однако их роль как патогенов кишечных заболеваний остается недоказанной. Среди пациентов с острым гастроэнтеритом патоген не выявляется в ~25-50% случаев.
б) Эпидемиология:
1. Норовирус. Со временем норовирусы, по-видимому, подвергаются АГн-изменчивости, вызванной иммунологическим давлением со стороны популяции, почти как вирусы гриппа. В настоящее время случаи гастроэнтерита во всем мире чаще всего вызываются штаммом норовируса GII.4, однако из-за АГн-изменчивости каждые 2-4 года происходит появление новых штаммов. Вспышки часто возникают в популяциях с тесными контактами, например в военных учреждениях, на круизных лайнерах, в домах престарелых и школах, особенно на фоне холодной сухой погоды (см. табл. 1).
Распространению вирусов способствует высокий уровень инфекционности норовирусов. По имеющимся данным, инфицирующая доза составляет 1-10 частиц. Помимо этого, норовирусы генотипов GII.4 и GII.3 вызывают 15-20% спорадических случаев гастроэнтерита у детей <5 лет как в развитых странах, так и в странах с низким уровнем достатка. В США, где в настоящее время широко распространена вакцинация от ротавируса, норовирусы обошли ротавирусы по частоте выявления в качестве причины гастроэнтерита у детей <5 лет. В исследовании в различных возрастных группах, охватывавшем восемь исследовательских центров в Южной Америке, Африке и Азии, ротавирусы составляли наиболее высокую ВН там, где не проводилась вакцинация от ротавирусов.
2. Ротовирус. Заболеваемость ротавирусной инфекцией у детей в развитых и развивающихся странах одинакова, что говорит о том, что меры общественной гигиены, например доступ к чистой воде, не заменяют необходимость в эффективной вакцине. В развитых странах до внедрения высокоэффективных вакцин ротавирусы составляли главную экономическую нагрузку, но редко приводили к смерти; после внедрения вакцины эпидемиология ротавирусной инфекции изменилась, и пик заболеваемости у непривитых детей в Финляндии сейчас наблюдается в 6-16 лет, а также у пожилых людей >70 лет.
В зонах с умеренным климатом ротавирусная инфекция распространяется в основном во время эпидемического подъема в холодные месяцы года (см. табл. 1). Однако такая схема не прослеживается в странах, расположенных в пределах 10° от экватора, где заболевание возникает в виде эпидемий круглый год. До внедрения ротавирусной вакцинации ежегодная волна инфекции распространялась по США по очень специфическим и повторяющимся пространственно-временным схемам. В США эта схема распространения согласовывалась с колебаниями уровня рождаемости, свидетельствуя о том, что основным фактором ротавирусных эпидемий было число детей, у которых инфекция возникала в первый раз.
Высокий уровень рождаемости в развивающихся странах также может влиять на разницу в эпидемиологическом распространении ротавируса. Широкое распространение ротавирусной вакцины значительно снизило или прекратило пространственно-временное распространение ротавируса в США и Европе.
На основе АТл против двух внешних капсидных белков ротавирусы классифицируются на серотипы G (гликопротеиновый, VP7) и Р (протеазачувствительный, VP4). По техническим причинам реактивы для Р-серотипирования не всегда доступны, и классификация основана на генотипе Р (в скобках). Большинство инфекций у человека во всем мире вызывают пять типов ротавируса группы А; наиболее распространенными являются P[8]G1 (53% штаммов), после этого идут Р[8]G3, P[4]G2, P[8]G9 и P[8]G4. В некоторых развивающихся регионах, таких как Индия, Бразилия и Африка, в качестве патогена выступают ротавирусы P[6]G9, G5 и G8 соответственно частоте инфицирования.
Некоторые штаммы ротавирусов человека могут возникнуть после рекомбинации с ротавирусами свиней или крупного рогатого скота. В нескольких странах недавно была отмечена высокая распространенность вирусов G12, свидетельствуя о том, что этот серотип может быть зарождающимся штаммом ротавируса. Результаты крупного многоцентрового исследования в регионах Африки к югу от Сахары и Южной Азии, где отмечается наивысший уровень смертности от гастроэнтерита у детей <5 лет, подтвердили, что ротавирус является наиболее частым этиологическим агентом этого синдрома и формирует общую картину нарушения питания у детей.
в) Патофизиология:
1. Норовирус. АГн группы крови (HBGA) являются рецепторами для норовирусов и определяют восприимчивость к заболеванию по специфичному к штамму типу. АГн группы крови — это сложные олигосахариды, связанные с белками или липидами, которые экспрессируются эпителием слизистой оболочки пищеварительного тракта. В связывании норовирусов участвуют все три главные системы — АГн группы крови, АВО, Льюис, а также секреторы. Статус секреторов у человека регулируется геном фукозилтрансферазы 2 (FUT2). Секреторнегативные лица обладают особенной устойчивостью к вирусу Норволк (GI.1) и некоторым вирусам GII.
Несмотря на то что РНК норовируса была выявлена в крови 15% пациентов с норовирусным гастроэнтеритом, местом первичной репликации вируса, по всей вероятности, является ЖКТ. Недавно норовирус человека был успешно культивирован и пересеян in vitro в энтероидных культурах кишечного эпителия, полученного из дифференцированных стволовых клеток человека. Рвота при норовирусе находится в тесной взаимосвязи с отсроченным опорожнением желудочного содержимого. В биоптатах проксимального отдела тощей кишки обнаруживается сглаживание ресничек при гиперплазии клеток крипт и вакуолизации цитоплазмы, что иногда сопровождается повышенным апоптозом эпителиальных клеток.
По-видимому, происходит также изменение функций эпителиального барьера.
Эффективность и стойкость долгосрочного иммунитета на фоне естественной инфекции, при которой инфекционная доза обычно довольно низкая, в настоящее время неизвестны. Недавняя успешная культивация норовируса свидетельствует о том, что роль нейтрализующих АТл как главного фактора защиты в итоге может быть тщательно изучена.
2. Ротовирус. Для ротавирусов АГн группы крови были недавно предложены в качестве рецепторов, которые определяют восприимчивость к заболеванию по специфическому к штамму типу. Репликация ротавирусов происходит в энтероцитах ворсинок тонкой кишки, где патологический процесс приводит к их укорочению и атрофии, вакуолизации энтероцитов, мононуклеарной инфильтрации собственной пластинки и расширению цистерн эндоплазматической сети. Однако тяжесть клинического заболевания не связана напрямую с распространением поражения кишечника, а скорее связана с количеством РНК вируса в стуле.
Во время начальной фазы заболевания нарушенная кишечная секреция, перистальтика и проницаемость становятся важной частью патогенетического механизма диареи. Позже по мере прогрессирования заболевания может развиться синдром недостаточности всасывания. Ротавирусный NSP4, который кодируется геном 10 ротавируса, представляет собой вирусный энтеротоксин, индуцирующий по крайнем мере частично секреторные факторы диареи. Также было установлено, что вирусная инвазия усиливает перистальтику кишечника, стимулируя НС кишечника, возможно, при участии NSP4.
Имеет ли энтеротоксичный эффект NSP4 клиническое значение у детей или различных видов животных (и в какой степени), еще предстоит выяснить. У инфицированных лиц наблюдается короткий период виремии, но ее клиническая роль, кроме связи с выраженностью лихорадки, неясна. Также у большинства детей, инфицированных ротавирусом, отмечается незначительное повышение ферментов печени, что свидетельствует о том, что гепатит легкой степени — довольно частое явление.
Уровень IgA в сыворотке крови детей вскоре после инфицирования в целом соответствовал уровню кишечного IgA и, вероятно, согласовывался с защитой. Одно из объяснений рецидива ротавирусной (и норовирусной) инфекции состоит в том, что защита от рецидива формируется благодаря кишечному IgA, который у людей существует непродолжительно. Другое объяснение состоит в том, что защита зависит от нейтрализующих АТл к одному или обоим высокоизменчивым внешним капсидным белкам.
Однако моновалентная вакцина P[8]G1 создает значительную защиту от штаммов с различными серотипами, подтверждая утверждение о том, что ротавирусная инфекция по большей части является гетеротипической. Проведенный недавно анализ человеческих моноклональных АТл VP4 или VP7 показал, что гетеротипический иммунитет к этим белкам на самом деле развивался довольно часто.
г) Клинические проявления:
1. Норовирус. Клинические проявления норовирусной инфекции изменчивы и в какой-то степени зависят от возраста инфицированного. Около 1/3 случаев инфекции протекают бессимптомно, симптомы включают диарею, тошноту, рвоту, схваткообразные боли в животе, повышение ТТ и недомогание, которые обычно длятся 1-3 сут. У детей <11 лет заболевание обычно начинается с внезапной рвоты и может длиться 4-6 сут. Вирус можно выделить при низких титрах на протяжении ~8 нед у лиц без сопутствующих заболеваний и в течение года у пациентов с синдромами тяжелого иммунодефицита. У новорожденных и недоношенных часто рвоты нет, а инфекция сопровождается некротическим энтероколитом.
Для подтверждения диагноза вспышки норовирусной инфекции были предложены следующие критерии: 1) рвота у более чем половины инфицированных лиц; 2) средний (или медиана) инкубационный период 24-48 ч; 3) средняя (медиана) продолжительность болезни 12-60 ч; 4) отсутствие бактериального патогена в посеве кала.
2. Ротовирус. Ротавирусная диарея и дегидратация склонны к более тяжелому течению по сравнению с заболеваниями, вызванными другими детскими энтеропатогенами. Ротавирусная диарея имеет водянистый характер, длится ~5 сут, часто начинается с внезапной рвоты и сопровождается ТТ и дегидратацией. Инкубационный период при ротавирусной инфекции <48 ч. Выделение вируса с фекалиями продолжается 10 сут у детей и может длиться до 57 сут. При исследованиях с помощью более чувствительных ПЦР-тестов время выделения оказывалось длиннее, чем при иммуноферментном анализе. Теоретически в невакцинированной популяции все дети к 5 годам получают естественный приобретенный иммунитет к ротавирусам, и крайне тяжелая степень заболевания в более старшем возрасте встречается редко.
д) Диагностика:
1. Норовирус. ПЦР с обратной транскрипцией в настоящее время является методом выбора для обнаружения норовируса в клинических образцах, пище и воде. Несмотря на доступность ИФА для обнаружения норовируса в Европе, их чувствительность зависит от генотипа, а диагностическая специфичность колеблется из-за разнообразия циркулирующих в популяции штаммов. Более того, эти иммунологические тесты нелегко адаптировать для выявления новых штаммов. РНК норовирусов определяется методом ПЦР с обратной транскриптазой в образцах стула у 16% здоровых лиц, что осложняет диагностику норовирусного гастроэнтерита.
Несмотря на то что взаимосвязь между симптомами заболевания и ВН полностью не была доказана, было предложено использовать количественную ПЦР с обратной транскриптазой в режиме реального времени для определения порога позитивности с целью диагностики норовирусной инфекции.
2. Ротавирус. До внедрения ротавирусной вакцины в развитых странах во время ротавирусного «сезона» >50% эпизодов диареи средней и тяжелой степеней у детей младшего возраста вызывались ротавирусами. В тропических странах из-за наличия других кишечных патогенов и отсутствия сезонности ротавирусной инфекции определить эпизоды диареи, вызванные ротавирусом, без диагностических тестов очень трудно. На рынке представлено множество ИФА, которые в основном чувствительны, специфичны и просты в использовании практически во всех условиях.
ПЦР обладает повышенной чувствительностью к ротавирусу и позволяет легко типировать вирусы. Однако при использовании методов на основе ПЦР 29% здоровых детей <1 года могут давать положительный результат, поэтому связать определение РНК вируса с гастроэнтеритом бывает трудно.
Таким образом, для диагностики ротавирусного гастроэнтерита предпочтительнее использовать ИФА или количественную ПЦР с обратной транскриптазой (с использованием того же порогового уровня, что и для норовируса).
е) Профилактика:
1. Норовирус. Разработка человеческой норовирусной вакцины, скорее всего, будет представлять проблему из-за АГн-разнородности штаммов, склонности норовирусов к АГн-изменчивости, приводящей к снижению иммунитета, и недостатка четко установленных факторов защиты. Тем не менее новая вакцина на основе вирусоподобных частиц недавно показала многообещающие результаты в экспериментальных условиях.
Дезинфектанты с высоким содержанием этилового спирта (99,5%) и 10% повидон-йод превосходят другие дезинфектанты на спиртовой основе по снижению контаминации норовирусом. Обычное домашнее антимикробное мыло для рук и мытье рук водопроводной водой тоже снижают контаминацию вирусом.
2. Ротавирус. Первая вакцина [RotaShield (Wyeth-Lederle)] представляла собой четырехвалентную смесь реассортантных вирусов макаки-резус и человека, каждый из которых содержал белок G из распространенного серотипа ротавируса человека, и была лицензирована в США, однако позже была изъята из обращения в связи с риском инвагинации. После этого крупные исследования показали безопасность, эффективность и экономичность двух вакцин второго поколения в развитых и развивающихся странах. В основе этих двух современных ротавирусных вакцин лежат два разных подхода. В одном типе вакцины (RV5, RotaTeq) используется модифицированная пятивалентная вакцина на основе смеси рекомбинантов вирусов на базе человечьего и бычьего штамма.
Другой подход (RV1, Rotarix) — это моновалентная вакцина на основе ослабленного человеческого вируса. Ни одна из вакцин не предотвращает инфекцию или заболевание средней тяжести, однако оба типа эффективно предотвращают тяжелую инфекцию, особенно в развитых странах.
Уровень защиты, достигаемый этими двумя ротавирусными вакцинами, в развитых странах и странах со средним уровнем дохода практически одинаков и составляет 70-80% против ротавирусной инфекции и 90-100% против тяжелого гастроэнтерита. В бедных странах вакцинацию можно успешно и безопасно провести новорожденным. Несмотря на то что обе лицензированные вакцины могут повысить риск инвагинации, их польза намного перевешивает незначительный риск. Даже в США, где частота тяжелой ротавирусной инфекции самая низкая, ротавирусная вакцина значительно снизила обращения в МО и расходы, связанные с диареей у детей.
В США вакцинация вызвала также неожиданный эффект на ротавирусную диарею у непривитых лиц, что свидетельствует о коллективном иммунитете. Консультативный комитет по безопасности вакцин США и ВОЗ в настоящее время рекомендуют повсеместное использование этих вакцин.
На сегодняшний день на рынок выведены несколько других ротавирусных вакцин, которые были разработаны главным образом для снижения стоимости вакцинации, но, как и при основных вакцинах, их эффективность при тяжелых заболеваниях в беднейших странах мира составляет всего 50%. Однако даже при такой эффективности две лицензированные вакцины позволяют снизить экономические затраты в странах с более низким уровнем достатка.
ж) Лечение. Поскольку и норовирусная, и ротавирусная инфекции проходят без лечения за несколько дней, главная цель терапии состоит в предотвращении острой дегидратации. Рекомендованные оральные регидратационные солевые растворы с осмолярностью 331 ммоль/л обладают той же эффективностью, что и растворы с более высокой осмолярностью. После регидратации рекомендуется возобновление кормления согласно возрасту. Ротавирусная инфекция вызывает дефицит кишечной лактазы, который не требует лечения, однако продукты, содержащие лактозу, особенно грудное молоко, отменять нельзя.
Пассивная пероральная иммунотерапия различными ЛП иммуноглобулинов может сократить длительность ротавирусной инфекции, но, возможно, экономически оправдана только в развитых странах у пациентов с иммунодефицитом или детей с низкой МТР. Недавно в Бангладеш введение фрагмента АТл, производных лам из тяжелых цепей, специфичных для ротавирусов, привело к сокращению частоты стула у мальчиков с тяжелой ротавирусной диареей. Lactobacillus, бактерия, присутствующая в йогурте, безопасна и, по результатам некоторых исследований имеет умеренную эффективность при лечении острого ротавирусного гастроэнтерита.
Однако различные ЛП на основе лактобактерий очень различаются по дозировке, и общих рекомендаций по их применению не существует. Несколько исследований в развивающихся странах показали, что добавка цинка (10 мг/сут для детей <6 мес и 20 мг/сут для детей более старшего возраста) эффективна для лечения и профилактики диареи, однако необходимы дальнейшие исследования, чтобы определить, будет ли лечение эффективным во всех развивающихся и развитых странах.
На сегодняшний день фармакологическое лечение ротавирусной или норовирусной диареи не рекомендуется. Рацекадотрил (4,5 мг/кг в сутки), ингибитор энкефалиназы, действующий на кишечную НС, оказался эффективным в качестве дополнительной терапии ротавирусной диареи в некоторых, но не во всех исследованиях.
Ондансетрон (0,15 мг/кг в сутки), антагонист серотонина, эффективен в качестве противорвотного ЛС во время фазы оральной регидратации при гастроэнтерите. В ряде небольших исследований эффективным в лечении ротавирусного гастроэнтерита был нитазоксанид (15 мг/кг в сутки). Необходимо провести больше исследований, прежде чем какой-либо из этих ЛП мог бы войти в общие рекомендации по лечению ротавирусной диареи.
