Vaccine-like viruses: peculiarities of circulation in the South America

Abstract

The peculiarities of the spread of vaccine-like viruses first revealed more than 50 years ago in the area of the South America was discussed. These viruses cause infective episodes among milk cattle and caretaking personnel. Cancellation of the smallpox vaccination in 1980 resulted in a decrease in the community immunity and increased the risks of human infection. This circumstance makes it necessary to activate monitoring of the properties of the vaccine-like viruses, the circle of hosts and possible changes in the pathogenicity for humans.

Full Text

Ликвидация натуральной оспы в мире привела к прекращению вакцинопрофилактики этой инфекции и постепенному снижению популяционного иммунитета у населения. Это обусловило тот факт, что за последние 20 лет заметно вырос уровень заболеваемости оспой обезьян в Африке и оспой коров в Европе [1, 2]. Результаты анализа данных литературы об организации генома ортопоксвирусов, их эволюционных взаимосвязях и времени появления на Земном шаре натуральной оспы позволяют предположить, что возбудитель этого грозного заболевания мог в прошлом неоднократно возникать в результате эволюционных изменений зоонозного вируса - прародителя. При таком развитии событий нельзя исключить возможность возникновения как в переживаемое нами время, так и в будущем нового особо опасного антропоноза [3, 4]. Вышеизложенное определяет угрозу человечеству и делает необходимым активизацию мониторинга локальных вспышек зооантропонозных ортопоксвирусных инфекций человека. Представители различных зооантропонозных пок-свирусов циркулируют в природе практически на всех континентах мира, периодически вызывая заболевания среди животных и людей [5]. В Бразилии и других частях Южной Америки регистрировали отдельные случаи поксвирусных инфекций [6, 7], в том числе вспышки парапоксвирусных инфекций среди овец и коз [8]. Примерно через 20 лет после ликвидации натуральной оспы и прекращения вакцинации ветеринарные специалисты Бразилии обратили внимание на постоянное выявление в сельских районах страны среди молочного скота инфекционных заболеваний неизвестной этиологии. Болезнь скота сопровождалась пустулезными проявлениями на сосках и вымени коров, а также на руках доильщиц. При этом прослеживалась тесная связь заболеваний скота и людей [9]. На начальном этапе изучения возбудителей этих за болеваний полагали, что подобные вспышки вызывает вирус оспы коров. Однако в результате морфологических, электронно-микроскопических, молекулярно-биологических и других исследований выделенных от людей и скота изолятов установлена высокая степень их близости вирусу вакцины, который использовался в Бразилии до конца 1970-х годов [10, 11]. Надо сказать, что вспышки вакцинной инфекции у людей и коров наблюдались и в других странах. Так, например, отечественные ученые описали пять таких вспышек на территории бывшего СССР [12]. Однако принципиальная разница заключалась в том, что источником заражения скота были недавно вакцинированные люди. В Бразилии же подобные вспышки возникли через 20 лет после полного прекращения вакцинации. Следовательно, описанный механизм не может служить причиной продолжающихся в Бразилии вспышек среди скота и людей. По мнению многих ученых, удовлетворительным объяснением этого феномена является персистирование вакциноподобных вирусов среди чувствительных к ним представителей местной фауны. В пользу этого свидетельствует выделение вакциноподобных изолятов от ряда дикоживущих бразильских грызунов. Первый такой изолят был выделен еще в 1961 г. и сообщения на эту тему продолжают поступать (табл. 1). Заражение скота может происходить при его выпасе на пастбищах, загрязненных выделениями носителей вакциноподобных вирусов. В пользу такого предположения свидетельствуют данные, полученные отечественными учеными еще в 1970-1980 гг. Результаты проведенных ими исследований показали, что инфицированные ортопоксвирусами грызуны выделяют жизнеспособный вирус во внешнюю среду с мочой и экскрементами [13]. Недавно эти данные получили подтверждение в исследованиях бразильских ученых, использовавших в качестве модели вакциноподобную инфекцию у мышей при интраназальном заражении. Помимо обнаружения вируса в моче и кале Регистрация мест, сроков, источника и природных зон выделения от грызунов и крупного рогатого Бразилии Таблица 1 скота вакциноподобных вирусов в Изолят Год вспышки (выделения изолята) Регион Бразилии Место выделения, штат Источник выделения Природные зоны Источ ник Cotia SPAn232 (SAV) 1961 Юго-Восточный Сан-Паулу Грызун, домовая мышь Тропические джунгли Атлантического побережья [24] BeAn58058 (BAV) 1963 Северный Пара Грызун, род Oryzomis Belo Horizonte (VBH) 1998 Юго-Восточный Минас-Жерайс Грызун, BALBc мыши Саванна Arajatuba (ARAV) 1999 Сан-Паулу Cantagalo (CTGV) Guarani (GP-1) 2001 Рио-де-Жанейро Минас-Жерайс Тропические джунгли Атлантического побережья [16] Guarani (GP-2) Goias (GO) Центрально-Западный Гояс Саванна Sao Paulo (SP) Юго-Восточный Сан-Паулу Корова Тропические джунгли Атлантического побережья Minas Gerais (MG) Минас-Жерайс Passatempo (PSTV) 2003 Н. д. (ES) 2004 Эспириту-Санту [25] Н. д. 2009 Северный Токантинс [21] Н. д. 2009 Юго-Восточный Сан-Паулу [19] Н. д. 2010 П р и м е ч а н и е . Н. д. - наименование выделенного изолята (штамма) вируса вакцины неизвестно. 11 зараженных животных они установили возможность передачи этой инфекции интактным мышам, помещенным в клетки, где ранее находились инфицированные особи [14]. Следует заметить, что переданная инфекция протекала в большинстве случаев в субклинической форме. Что касается происхождения бразильских вакциноподобных вирусов, то вопрос этот пока еще далек от разрешения. Одним из возможных предположений может быть случайное попадание в природу производственного штамма вируса вакцины или использовавшегося в Бразилии для вакцинопрофилактики натуральной оспы готового препарата. Подтверждением этого предположения являются результаты, полученные при сравнительном изучении структуры генома вакциноподобного изолята Cantagalo и бразильской вакцины IOC [15]. Другие исследователи [16] на основании молекулярно- Таблица 2 Результаты сравнительного молекулярно-биологического изучения вакциноподобных бразильских изолятов Выделенный изолят Штамм (-ы) сравнения Результаты сравнительного изучения SPAn232 Lister, WR Большое сходство Hind III-рестриктных картин, при том что А- и В-фрагменты изолята SPAn232 подобны таковым штамму Lister, а С-фрагмент - штамму WR, хотя Д-фрагмент не имел аналогов ни у штамма Lister, ни у штамма WR [26] BeAn58058 SPAn232 Hind III-рестриктные картины обоих изолятов вирусов незначительно отличались в области высокомолекулярных фрагментов [26, 27] SPAn232, BeAn58058 WR, Lister Меченая ДНК штамма Lister кросс-гибридизовалась с ДНК всех исследуемых изолятов [26] WR Тимидинкиназный ген изолятов SPAn232 и BeAn58058 локализован в Hind III К-фрагменте, комигрирующим с Hind III J-фрагментом ДНК штамма WR, в котором картируется этот ген [26]. Аналогичные данные были получены ранее [28] Lister, WR Гены вирусного фактора роста (VGF) и телец включения типа А изолятов SPAn232 и BeAn58058 гибридизовались со штаммами сравнения [26] WR При разрезании амплификата гена телец включения типа А XbaI и/или BglII-рестриктазами выявлена его идентичность со штаммом сравнения [26] Aracatuba WR При секвенированиии амплифицированных с помощью полимеразно-цепной реакции генов тимидинкиназы (tk), VGF и гемагглютинина (HA) изолята Aracatuba выявлены 99,5% гомология генов tk и VGF со штаммом сравнения, а также делеция гена HA, которая отсутствует у большинства вакцинных штаммов, однако она имеется у штамма Instituto Ozwaldo Cruz (IOC). Последний ранее использовался в некоторых областях Бразилии при иммунизации населения [15, 22]. Необходимо также отметить, что подобная делеция присутствует в геноме изолята Cantagalo [21, 29]. При cравнении амплификатов гена телец включения типа А-изолята Aracatuba после разрезания XbaI рестриктазой установлено, что рестриктные картины изолята Aracatuba и штамма WR отличаются только по величине самого большого фрагмента и совершенно отличны от рестриктной картины вируса оспы коров. При cравнении нуклеотидных последовательностей генов изолята Cantagalo, кодирующих ингибитор сериновых протеаз (K2L) и зависимый от хозяина фактор вирулентности ^56R и C7L), с таковыми для вируса вакцины определена их гомология - 99,8, 100 и 100% для генов А56R, C7L и K2L соответственно Cantagalo WR, Lister Гены А56R и K2L имели небольшие делеции, характерные для большинства вакциноподобных изолятов, которые выделены в Бразилии. Ген телец включения типа А изолята Cantagalo исследован только по характеристикам экспрессируемого им белка. Установлено его сходство со штаммами сравнения [21] Belo Horizonte WR HindIII-рестриктная картина ДНК изолята Belo Horizonte имела большое сходство со штаммом сравнения. При секвенировании клонированных генов tk, VGF и HA установлено, что tk- и VGF-гены идентичны на 99% таковым для штамма WR, а ген HA - на 95%. Важно отметить, что ген телец включения типа А делетирован в геноме изолята Belo Horizonte, а имеется только область в 112 нуклеотидов, кодирующая С-концевую часть белка [22]. Многие вакциноподобные вирусы также не имеют полноразмерного гена телец включения типа А [30] Guarani P1, Guarani P2 WR, Lister Амплифицированный ген телец включения типа А изолята Guarani P2 был подобен изолятам Aracatuba, Passatempo и штаммам сравнения, но не полностью идентичен, что показано при разрезании этих амплификатов XbaI-рестриктазой. Причиной служила большая делеция - факт, отмеченный для других бразильских вакциноподобных вирусов BeAn58058 и Belo Horizonte вируса вакцины [26, 31]. Т^гены изолятов Guarani P1 и Guarani P2 были полностью идентичны как между собой, так и с другими вакциноподобными бразильскими вирусами, а также со штаммом WR. Гены VGF изолятов Guarani P1 и Guarani P2 проявляли 99,4% идентичности с изолятами Aracatuba, Passatempo, Cantagalo, BeAn58058 и Belo Horizonte, WR и Lister. Гены HA, растворимого рецептора а/р-интерферона и ds-РНК-cвязывающего белка, были также подобны у всех упомянутых вакциноподобных бразильских изолятов, хотя отмечена и определенная генетическая вариабельность. Так, последовательности нуклеотидов гена HA идентичны на 95,7%, а аминокислот - на 92,9% для изолятов Guarani P1 и Guarani P2. Уровень подобия изолята Guarani P2 с другими вакциноподобными бразильскими вирусами составил от 99,1 до 99,3%, со штаммом WR - 95,7%, Lister - 93,2%. Как отмечалось ранее, изоляты Aracatuba, Passatempo, Cantagalo, IOC содержат делецию в этом гене. Подобная делеция в 18 нуклеотидов присутствует и в изоляте Guarani P2, в то время как у изолятов Guarani P1, Belo Horizonte этой делеции нет. В геномах всех вакциноподобных вирусов, выделенных в Бразилии в настоящее время, ген HA делетирован. Гены растворимого рецептора а/р-интерферона у изолятов Guarani P1 и Guarani P2 различались по семи нуклеотидам, что давало уровень подобия более 99% как между ними, так и между штаммом WR. Гены ds-РНК-cвязывающего белка проявляли 98,6% идентичности друг с другом и почти такое же значение для всех вакциноподобных бразильских изолятов и штаммов WR и Lister вируса вакцины [25] 12 биологического изучения восьми бразильских вакциноподобных вирусов разделили их на две основные группы, отличающиеся друг от друга (табл. 2). Установлено, что одна из этих групп (2-я) имеет некоторые генетические маркеры, указывающие на определенную связь с другой использовавшейся в Бразилии вакциной Dryvax (штамм NYCBH), а также лабораторным вакцинным штаммом WR. В результате исследований выявлено существование среди вакциноподобных изолятов двух филогенетических линий, которые отличались по своим патогенным свойствам для белых мышей BALB/c. Одна из них (Guarani P1, Belo Horizonte, SPAn232 и BeAn58058) вызывала гибель этих животных, тогда как вторая (Aracatuba, Guarani P2 и Passatempo) оказалась для них апатогенной [14]. Накопленные к настоящему времени данные недостаточны для того, чтобы однозначно решить вопрос о происхождении этих вирусов и их связи с тем или иным видом вакцин, использовавшихся в Бразилии. Приведенные материалы могут свидетельствовать о том, что попавший во внешнюю среду вакцинный вирус смог укорениться в новых условиях и найти адекватные экологические ниши. До настоящего времени круг природных хозяев циркулирующих в дикой природе вакциноподобных вирусов не может считаться точно установленным. Выявленные до сих пор носители этих вирусов относятся в основном к отряду грызунов, что роднит их с другими представителями ортопоксвирусов (оспа коров, оспа обезьян). Расширение поиска и, в частности, исследование возможной роли приматов в качестве носителей этих вирусов дало неожиданные результаты. В ходе широкого серологического обследования обнаружен высокий процент серопозитивных находок. При этом все животные не контактировали с людьми и крупным рогатым скотом. В результате исследований выявлено, что 68 (25,3%) из 269 обезьян Cebus paella, 13 (48,1%) из 27 обезьян Al-louata caraya, 2 (16,6%) из 12 обезьян Nasua nasua и 1 (5%) из 20 обезьян Dasyprocta sp. содержали вирусней-трализующие антитела к ортопоксвирусу [17]. При изучении 344 сывороток позитивными в полимеразно-цепной реакции на наличие фрагментов ДНК ортопоксвирусов были 11 (4,1%) биопроб у обезьян Cebus paella и 7 (25,9%) у обезьян Allouata caraya. Следовательно, именно у этих двух видов обезьян доказано инфицирование вакциноподобными вирусами [17]. Пока неясно, является ли описанная картина результатом заноса вируса от неизвестного носителя или эта инфекция поддерживается внутри популяции приматов. За последние годы расширился круг домашних животных, инфицированных вакциноподобными вирусами. Так, в частности, зарегистрированы заболевания лошадей [11]. Недавно в ходе серологического скрининга буйволов выявлены вируснейтрализующие антитела (АТ) к ортопок-свирусам. Присутствие ортопоксвирусных АТ подтверждено в иммуноферментном анализе. Сами эти АТ не являются видоспецифическими и не позволяют установить их видовую принадлежность. Учитывая, что единственным представителем обнаруженных в Бразилии ортопоксви-русов являются вакциноподобные вирусы, можно предположить, что серологические сдвиги у буйволов были обусловлены именно этим патогеном [18]. Распространению вакциноподобных вирусов среди домашних животных, помимо природных факторов, способствует и деятельность человека. В частности, указывается на роль частых перегонов больших стад скота, использование одних и тех же доильщиц на разных фермах и др. [19]. Вспышки заболеваний, вызванных вакциноподобными вирусами среди молочного скота, приводят к снижению его продуктивности. Нередко они сопровождаются переносом инфекции на персонал, обслуживающий животных. Так, с 1998 г. в Бразилии постоянно регистрируются заболевания доярок [15, 16, 20-22]. По состоянию на 2009 г. имело место 80 клинических случаев заболевания, из которых 68 подтверждены лабораторно [23]. Таким образом, заболевания животных и людей вакциноподобными вирусами становятся проблемой не только для сельского хозяйства, но и для органов здравоохранения Бразилии и, по-видимому, для сопредельных стран Южной Америки. Это обстоятельство делает необходимым активизацию мониторинга за свойствами вакциноподобных вирусов, кругом их носителей и возможным изменением патогенности для человека. Изучение вопросов, связанных с вакциноподобными вирусами, продолжается.