Prevalence, Features of Circulation, and Diversity of Human Parechoviruses in Nizhny Novgorod

Full Text

Парэховирусы (ПЭВ) человека - мелкие безобо-лочечные вирусы с РНК-геномом позитивной полярности, вместе с вирусами Ljungan относятся к роду Parechovirus обширного семейства Picornaviri-dae. Охарактеризованные первоначально (на основании сходства ряда биологических и патологических свойств) как энтеровирусы человека, вирусы ЕСНО22 и ЕСНО23 в конце 90-х годов прошлого века были выделены в самостоятельный род и реклассифицированы как ПЭВ человека 1-го и 2-го типов соответственно [17]. Вскоре был открыт ПЭВ человека 3-го типа [11]. В настоящее время охарактеризованы 16 типов ПЭВ человека [www.picornaviridae.com]. У парэховирусов 1-го типа (ПЭВ1) различают 2 генотипа 1А и 1В [5]. ПЭВ распространены во всем мире и играют определенную роль в инфекционной патологии человека. Подобно энтеровирусам, они могут вызывать различные по клиническим проявлениям заболевания: респираторные, гастроэнтерит, лихорадку, острый вялый паралич, серозный менингит, миокардит, экзантему, неонатальный сепсис и др. При этом отмечено, что ПЭВ-инфекция наблюдается преимущественно у детей первых лет жизни и чаще всего протекает бессимптомно или проявляется в виде респираторных и диарейных заболеваний [2-4, 10, 12, 16, 17]. Циркуляция ПЭВ в России впервые была отмечена нами [1]. Цель исследования - характеристика особенностей циркуляции ПЭВ человека среди населения Нижнего Новгорода, изучение их разнообразия. Материалы и методы В работе исследовали пробы копроматериала от 5230 детей в возрасте до 17 лет, госпитализированных с диагнозом острой кишечной инфекции (ОКИ) в инфекционный стационар Нижнего Новгорода в 2006-2010 гг.; 10 образцов фекалий (от 10 детей и 3 контактных взрослых) с положительным результатом исследования на ПЭВ, собранных при расследовании вспышки ОКИ в дошкольном образовательном учреждении Нижнего Новгорода в 2006 г. ПЭВ выявляли методом ОТ-ПЦР с использованием олигонуклеотидных праймеров, специфичных в отношении 5’-НТР генома ПЭВ, предложенных M. Oberste и соавт. в 1999 г. [14]. Параллельно эти же пробы тестировали на наличие других кишечных вирусов (рота-, калици-, адено-, астро-, энтеровирусов, вируса гепатита А с помощью тест-систем производства Центрального НИИ эпидемиологии Роспотребнадзора (Москва) торо-, бокавирусов, Контактная информация: Голицына Людмила Николаевна, канд. биол. наук, вед. нуч. сотр.; e-mail: mevirfc@rambler.ru 29 Другие кишечные вирусы ПЭВ ПЭВ+другие 3,67% кишечные вирусы 6,51% Рис. 1. Доля ПЭВ-инфекции в структуре вирусных ОКИ в Нижнем Новгороде в 2006-2010 гг. вируса Айчи с использованием лабораторных тест-систем). Тип ПЭВ определяли методом секвенирования области VP3-VP1 генома [10]. Определение первичной структуры кДНК осуществляли с использованием набора реагентов ABI PRISM BigDye Terminator v.3.1. в автоматическом режиме. Нуклеотидные последовательности фрагментов кДНК использовали для идентификации близкородственных штаммов ПЭВ человека в программе BLAST [http://www.ncbi.nlm.nih. gov/BLAST/]. Для филогенетического анализа использовали нуклеотидные последовательности ПЭВ, представленные в базе данных GenBank под номерами AB084913, AB112485, AB252582, AJ889918, DQ315670, EF051629, EU077518, FJ373204, FJ763393, GQ183035, GU125393, GU946777, HQ171852, HQ384385, L02971. Выравнивание нуклеотидных последовательностей и филогенетический анализ осуществляли с использованием программного обеспечения MEGA 5.02 [18]. Филогенетические древа были построены по алгоритму maximum composite likelihood с помощью модели Tamura-Nei, проанализировано по 100 бутстреп-псевдорепликатов. Группы последовательностей с бутстреп-поддержкой менее 70% при анализе не учитывали. ♦ 2006 2007 ■А- 2008 2009 2010 Рис. 2. Помесячная частота обнаружения ПЭВ в Нижнем Новгороде в 2006-2010 гг. Установленные нуклеотидные последовательности фрагментов области VP3-VP1 генома ПЭВ доступны в базе данных GenBank под номерами JF330795 - JF330833, JQ437842 - JQ437871. Результаты и обсуждение При исследовании 5230 фекальных проб от детей с ОКИ методом ОТ-ПЦР ПЭВ были выявлены в 6,16% (322 образца) случаев. При этом доля пациентов с ПЭВ-инфекцией среди больных с установленной вирусной этиологией заболевания составила 10,18% (рис. 1). В 63,95% проб, содержащих ПЭВ, одновременно были обнаружены другие кишечные вирусы. Наиболее часто (55,22% ассоциаций ПЭВ + другие вирусы) ПЭВ обнаруживали совместно с ротавирусами, реже с калици- и энтеровирусами (28,85 и 22,39% соответственно), в единичных случаях - с адено-, астро-, бокавирусами, вирусом Айчи, вирусом гепатита А. Частота обнаружения ПЭВ у больных ОКИ в разные годы варьировала: максимум (11,7%) был отмечен в 2008 г., минимум (3,35%) - в 2009 г. В 2006, 2007, 2010 гг. этот показатель составил 5,11, 7,3 и 6% соответственно. В большинстве случаев ПЭВ (82,13%) были обнаружены у детей дошкольного возраста, при этом 65,83% от общего числа обследованных составили дети до 3 лет включительно. Однако частота обнаружения ПЭВ у детей, больных ОКИ, в разных возрастных группах достоверно не различалась. По средним 5-летним данным, ПЭВ у больных ОКИ обнаруживали в Нижнем Новгороде в течение всего года (рис. 2). Пики частоты обнаружения ПЭВ были отмечены в феврале 2007 г. и сентябре 2008 г.: 23,61 и 24,71% соответственно. Самое низкое значение этого показателя зарегистрировано в июле-августе: в среднем за 5 лет в эти месяцы он составил соответственно 3,70 и 4,37%. Тип ПЭВ был установлен в 71 из 82 случайно выбранных положительных проб. ПЭВ1 идентифицировали чаще других типов - в 65 пробах, что составило 91,55% всех типированных вирусов. ПЭВ6 был обнаружен в 4 (5,63%) пробах, при этом в одной из этих проб одновременно присутствовал ПЭВ1. ПЭВ3 был выявлен в 2 (3,08%) пробах, ПЭВ4 - в 1 (1,54%) пробе. На рис. 3 проиллюстрировано генетическое разнообразие идентифицированных ПЭВ. ПЭВ1 были филогенетически неоднородны и распределились по трем филогенетическим группам. Подавляющее большинство штаммов группировалось с вирусами генотипа 1В, 3 штамма - с вирусами генотипа 1А. Последовательности 6 штаммов ПЭВ1 (на рисунке представлены последовательности 3 штаммов) образовали самостоятельную филогенетическую группу, их гомология с последовательностью прототипного штамма ПЭВ1 Harris была не менее 79,3% и в то же время не превышала 88% с представленными в GenBank последовательностями ПЭВ генотипов 1А и 1В. Среднее 30 83 gg 811 1818/08 Нижний Новгород 2008 JF330812 740-09 Нижний Новгород 2009 JQ 437846 HPEV 1 50445-Lanzhou Китай 2006 FJ763393 1917/08 Нижний Новгород 2008 JF330814 1538-10 Нижний Новгород 2010 JQ437854 13959 Нижний Новгород 2006 JQ437862 44 вспышка Нижний Новгород 2006 JF330829 41 вспышка Нижний Новгород 2006 JF330828 14191 Нижний Новгород 2006 JF330799 14699 Нижний Новгород 2007 JF330803 50 вспышка Нижний Новгород 2006 JF330830 254-1 вспышка Нижний Новгород 2006 JF330831 “ 39/09 Нижний Новгород 2009 JF330818 - 1186/09 Нижний Новгород 2009 JF330820 238/08 Нижний Новгород 2008 JF330804 ■— 2151-10 Нижний Новгород 2010 JQ437857 2373-10 Нижний Новгород 2010 JQ437865 1В 100 I 2375-10 Нижний Новгород 2010 JQ437866 -HPEV 1 7555312 Голландия 2003 FM178558 1937/08 Нижний Новгород 2008 JF330815 дз 2271-10 Нижний Новгород 2010 JQ437859 -HPEV 1 BNI-788St Голландия 2006 EF051629 HPEV 1 А1086-99 Япония 1999 АВ112485 -HPEV1 R807/1993/HUN Венгрия 1993GU125393 - 2280-10 Нижний Новгород 2010 JQ437860 73 83 7д — HPEV 1 Harris L02971 -HPEV 1 452568 Голландия 2004 GQ183035 -HPEV 1 JL251399/CHN Китай 2008 HQ171852 - HPEV 1 2007-863 Голландия 2007 FJ373204 1А 1205-10 Нижний Новгород 2010 JQ437851 1429-08 Нижний Новгород 2008 JQ437843 Тїт 100 100 100 11797-10 Нижний Новгород 2010 JQ437856 12266 Нижний Новгород 2005 JF330795 г 613-09 Нижний Новгород 2009 JQ437845 '— 263-10 Нижний Новгород 2010 JQ437850 15062 Нижний Новгород 2007 JF330833 HPEV 6 2005-823 Голландия 2005 EU077518 -HPEV 6 N11561-2000 Япония 2000 АВ252582 11477-10 Нижний Новгород 2010 JQ437870 100 11994-10 Нижний Новгород 2010 JQ437871 HPEV3A308/99 Япония 1999АВ084913 100 74 100 1506-08 Нижний Новгород 2008 JF330832 HPEV 3 Сап82853-01 Канада 2001 AJ889918 г HPEV4 К251176-02 Голландия 2002 DQ315670 -1913-09 Нижний Новгород 2009 JQ437847 75 -HPEV 4 Seoul 1155 Корея 2009 HQ384385 HPEV 4 652872 Голландия 2006 GU946777 т 6 1 т 3 і Т 4 і 0.05 Рис. 3. Филогенетическое древо, построенное на основе анализа нуклеотидной последовательности области VP3-VP1 генома референс-штаммов и штаммов ПЭВ человека, идентифицированных в Нижнем Новгороде. Цифры в узлах дерева - процент бутстреп-псевдорепликатов, в которых наблюдали данную группу. 31 В марте 2006 г. в одном из детских комбинатов Нижнего Новгорода была зарегистрирована вспышка ОКИ у детей 3-4 лет. Заболевание проявлялось тошнотой, рвотой, диареей, высокой температурой. Бактериологический анализ дал отрицательный результат. При проведении лабораторных исследований на наличие кишечных вирусов ротавирусы были обнаружены в одном случае, энтеровирусы - в двух, ПЭВ были идентифицированы у 10 (41,5%) детей и 3 взрослых - работников комбината. Тип ПЭВ удалось установить в 4 случаях: все выявленные вирусы принадлежали одной и той же филогенетической группе ПЭВ 1-го типа. ПЭВ человека широко распространены во всем мире. Ежегодная циркуляция ПЭВ (преимущественно ПЭВ1 и ПЭВ3) зарегистрирована в результате многолетних наблюдений в США, Голландии и Японии [6, 12, 13, 16]. При проведении нашего мониторинга ПЭВ также выявлялись постоянно, за исключением 4 мес, при этом частота обнаружения ПЭВ варьировала в разные годы от 3,35 до 11,7%. В других странах в разные годы отмечалась разная частота обнаружения ПЭВ. В г. Айчи (Япония) в 1998-2008 гг. средняя частота обнаружения ПЭВ в пробах стула детей с предполагаемой вирусной инфекцией составляла 2,2% [12], в Голландии в 2004-2006 гг. подобный показатель при обследовании детей с подозрением на энте-ровирусную инфекцию достигал 16,3% [4]. В Германии в 2004 г. у детей с энтеритом в возрасте до 2 лет ПЭВ были обнаружены в 11,6% случаев [13]. В Шри Ланке в 2005-2006 гг. и Южной Корее в 2008-2010 гг. частота обнаружения ПЭВ у детей с гастроэнтеритом составила 8,3 и 2% соответственно [9, 15]. В Китае в 2006-2007 гг. у детей с гастроэнтеритом ПЭВ были выявлены в 29,4% случаев, при этом у здоровых детей частота обнаружения ПЭВ также была высока - 15,3% [19]. По данным зарубежных исследователей, отмечено, что ПЭВ-инфекция в подавляющем большинстве случаев, регистрируется у детей в возрасте до 5 лет [3, 4, 8, 10, 16]. В наших исследованиях большинство ПЭВ также было обнаружено у детей дошкольного возраста. Отсутствие выраженной сезонности ПЭВ-ин-фекции, установленное в результате наших наблюдений, отмечается в последнее десятилетие и другими авторами [4]. В некоторых работах показано, что для ПЭВ разного типа может быть характерна различная сезонность [16, 19]. Примечательно, что полученная нами (на фоне доминирования ПЭВ1) среднемноголетняя кривая помесячной частоты обнаружения ПЭВ иллюстрирует сезонность, аналогичную сезонности ПЭВ1, установленную в результате 8-летнего наблюдения (2000-2007) в Голландии [16]. ПЭВ человека характеризуются типовым разнообразием, на разных территориях отмечается одновременная циркуляция ПЭВ разных типов [3, 4, 10, 16]. Наибольшее число случаев ПЭВ-инфекции, зарегистрированной в мире, было связано с ПЭВ1, при этом в последнее десятилетие доминирует ПЭВ генотипа 1В [5, 7]. На втором месте по частоте обнаружения находится ПЭВ3. В число широко распространенных в настоящее время ПЭВ входят также ПЭВ 4-6 типов [4, 6, 12, 13, 16]. ПЭВ1 превалировал среди ПЭВ, идентифицированных у больных острыми кишечными и респираторными заболеваниями, а ПЭВ3 чаще выявляли при неврологических заболеваниях и неонатальном сепсисе [16]. При этом можно отметить, что при обследовании больных с гастроэнтеритом обнаруживали самый широкий спектр ПЭВ. Следовательно, обследование данного контингента детей может быть оптимальным при изучении разнообразия ПЭВ, циркулирующих на той или иной территории. В результате нашего наблюдения в Нижнем Новгороде в 2006-2010 гг. была установлена циркуляция ПЭВ 4 типов. Так же как и во всем мире, доминировал ПЭВ генотипа 1В. Реже выявлялся ПЭВ генотипа 1А, который включает вирусы, родственные "старому" про-тотипному штамму. Циркуляция ПЭВ генотипа 1А отмечена в Европе и странах Юго-Восточной Азии [5, 7]. Нуклеотидные последовательности шести нижегородских ПЭВ1, выявленных на протяжении всего периода исследований, имели низкую гомологию с последовательностями вирусов известных генотипов ПЭВ 1-го типа. При дальнейшем изучении эта группа вирусов может быть охарактеризована как новый генотип ПЭВ1. В свою очередь идентифицированные нами ПЭВ генотипа 1В были филогенетически неоднородны. На рис. 3 видно, что большая часть последовательностей этих вирусов образовала наиболее представительную группу с высокой бутстреп-поддержкой. Вирусы, принадлежащие к этой группе, выявлялись ежегодно. К этой же группе принадлежали все ПЭВ1, идентифицированные при расшифровке вспышки ОКИ в детском образовательном учреждении в Нижнем Новгороде в 2006 г. Высокая гомология нуклеотидных последовательностей (99-100%) нижегородских ПЭВ и вирусов, идентифицированных у детей с гастроэнтеритом в Китае в 2006-2007 гг., свидетельствует об их близком родстве и едином происхождении. Гомология последовательностей вирусов этой группы с последовательностями европейских штаммов ПЭВ генотипа 1В была более низкой и не превышала 95%. В данной работе представлены результаты первого исследования, посвященного изучению особенностей циркуляции ПЭВ в России (на примере Нижнего Новгорода). В течение 5 лет регистрировали ежегодную циркуляцию ПЭВ человека в этом городе. Продемонстрировано отсутствие выраженной сезонности ПЭВ-инфекции. Выявлены ПЭВ человека 1, 3, 4 и 6-го типов. Показана генетическая гетерогенность нижегородской популяции ПЭВ человека 1-го типа, установлено доминирование ПЭВ генотипа 1В, который широко циркулирует и доминирует в мире в настоящее время.

References

Supplementary files