Развитие надзора за гриппом в России в системе национального центра ВОЗ по гриппу

Аннотация

Представлен анализ развития эпидемии гриппа сезона 2010-2011 гг. Установлена ведущая роль вирусов гриппа A(H1N1)pdm09 и B Викторианской линии в структуре эпидемической заболеваемости при небольшом участии вируса A(H3N2). По антигенным свойствам выделенные в России вирусы оказались родственными штаммам, введенным в состав вакцин. Дрейф-варианты вируса A(H1N1)pdm09, выделенные в Астрахани и Санкт-Петербурге, были признаны сотрудничающим центром (СЦ) ВОЗ в Лондоне в качестве родоначальников трех новых генетических групп возбудителя.

Полный текст

Грипп - инфекция, известная со времен Гиппократа (V век до н. э.), которая не имеет себе равных по скорости глобального распространения. Некоторые субтипы возбудителя, в частности A(H5N1), отнесены к особо опасным в связи с высокой (около 60%) летальностью заболевших. Этот вирус пока не приобрел свойственной вирусам гриппа способности к трансмиссии среди людей, поскольку имеет прямое происхождение от вируса H5N1 птиц, но оказался способным преодолевать барьер хозяина и при тесном контакте инфицировать человека [12]. В последнее время в двух лабораториях США и Нидерландов показана возможность приобретения такого свойства в результате последовательного пассирования вируса H5N1 на лабораторных животных (хорьках) или реассортации генов вирусов гриппа A(H5N1) и A(H1N1) [11]. С учетом важности проблемы гриппа по инициативе акад. А. А. Смородинцева в России в марте 1967 г. был организован ВНИИ гриппа, одним из основных направлений деятельности которого был определен надзор за гриппом и ОРВИ в стране [7]. Быстро и четко организованная деятельность института при поддержке со стороны Министерства здравоохранения СССР привела к его признанию на международном уровне и созданию на базе института Национального центра по гриппу (НЦГ), признанного ВОЗ в 1971 г. одним из участников Глобальной сети надзора за гриппом (GISN). Важный вклад в это направление деятельности в свое время внесли проф. Т. Я. Лузянина и сотр., проф. Ю. Г. Иванников и сотр., затем его продолжили акад. О. И. Киселев, проф. А. А. Соминина, канд. мед. наук Л. Е. Камфорин, д-р мед. наук И. Г. Маринич, в настоящее время оно развивается с привлечением современных методов молекулярной диагностики, антигенного и филогенетического анализа, что дает ценную информацию для понимания эволюции возбудителей гриппа и позволяет контролировать появление мутаций, ответственных за признак высокой патогенности для человека. Существующая в настоящее время в России система надзора за гриппом среди людей базируется в основном на деятельности двух НЦГ ВОЗ, функционирующих на базе ФГБУ НИИ гриппа и НИИ вирусологии им. Д. И. Ивановского, получивших в 2011 г. подтверждение ВОЗ с указанием на “важный вклад в работу по профилактике и борьбе с гриппом признанного ВОЗ Национального центра по гриппу в РФ”. Деятельность НЦГ при НИИ гриппа основана на взаимодействии с 49 опорными базами (ОБ) в составе ФБУ Центры гигиены и эпидемиологии, расположенными в различных регионах РФ [4]. Ежегодно в непрерывном режиме НЦГ осуществляет надзор за гриппом и другими ОРВИ, что отражается в еженедельной аналитической информации, размещаемой на сайте НИИ гриппа [5], и представляемой в Минздравсоцразвития России, глобальные системы ВОЗ FluNet и EuroFlu [1, 9] и обратно в ОБ. Именно в НЦГ были идентифицированы первые случаи заноса пандемического вируса гриппа A(H1N1) pdm09 в Москву (май 2009 г.) и Санкт-Петербург (июнь 2009 г.). После первой волны заболеваемости в Мексике, США и Канаде за короткий промежуток времени (май-июнь) вирус получил глобальное распространение и осенью 2009 г. вызвал развитие пандемии в разных странах мира. Посвященные этому работы широко опубликованы [2, 3, 8, 10, 13]. Настоящая работа посвящена анализу последовавшего за пандемией эпидемического сезона 2010-2011 гг. по материалам НИИ гриппа, проведенному с привлечением современных методов исследования, что отражает прогресс, достигнутый в последние годы в области надзора за гриппом. Эти исследования представляли серьезный научный и практический интерес с точки зрения раскрытия закономерностей развития постпандемических событий, вызванных вирусом гриппа A(H1N1)pdm09. К началу сезона было неясно, как поведет себя вирус, вытеснит ли он возбудителей сезонного гриппа А, изменятся ли его антигенные, генетические свойства и важнейшие биологические признаки, такие как патогенность для человека и чувствительность к противовирусным препаратам. Материалы и методы Лабораторный надзор. Лабораторный надзор за гриппом осуществлялся в соответствии с нормативными [4] и методическими документами [6]. Выделение вирусов гриппа в ОБ проводили в клеточной культуре MDCK, полученной из Центра CDC (Атланта, США) и переданной из института, а в НЦГ - одновременно в двух системах (куриные эмбрионы и клетки MDCK). Для типирования возбудителей в ОБ использовали специфические диагностические кроличьи сыворотки (ООО “Предприятие по производству диагностических препаратов”). Антигенный анализ выделенных возбудителей осуществляли в НЦГ в РТГА с использованием крысиных сывороток к референс-штаммам вирусов гриппа, а также сывороток из набора для идентификации вирусов гриппа, полученного из СDС по линии ВОЗ. В работе использовали референс-вирусы А/Калифорния/07/09 (H1N1)pdm09, A/sw/Iowa/15/30(Hsw1N1), А/Южная Каролина/20/10 (H1N1)pdm09, А/Брисбен/10/07(Ю№), А/Висконсин/ 15/09(H3N2), А/Перт/16/09(ЮШ), А/Виктория/208/ 09(ffiN2), А/Род-Айленд/1/10(Ю№), В/Малайзия/ 2506/04, В/Брисбен/60/08 и российские изоляты. Контроль популяционного иммунитета. Анализ популяционного иммунитета осуществляли в ОБ путем исследования в РТГА сывороток от 100 взрослых здоровых доноров крови с определением процента серопозитивных лиц и среднегеометрических титров (СГТ) антител у населения различных городов страны. Определение проводили дважды в год: в предэпидемический (октябрь) и постэпидемический (апрель) периоды. Генетический анализ. Для первичного скрининга клинических образцов использовали ПЦР-тест-системы “АмплиСенс” (ЦНИИ эпидемиологии, Москва), а также праймеры и контрольные образцы для типирования и субтипирования вирусов гриппа А и В, любезно предоставленные специалистами CDC (Атланта, США). Определение нуклеотидной последовательности молекулы НА1 было проведено с использованием ABI PRISM 3100-Avant Genetic Analyzer (“Applied Biosystems”, США). BigDye Terninator Cycle Sequencing Kit v3.1 был использован для анализа последовательностей. С помощью программ Vector NTI 8 и MEGA 2.1 предсказывали первичные аминокислотные последовательности гемагглютинина, нейра-минидазы и М2-белка. При построении филогенетических древ были использованы также нуклеотидные и аминокислотные последовательности гемагглюти-нина, нейраминидазы и М2-белка, представленные в Международной базе данных GenBank. Эпидемиологический надзор осуществляли на основании сообщений из 49 ОБ в соответствии с приказом Роспотребнадзора[4]. Результаты и обсуждение Популяционный иммунитет. За предшествующий пандемический сезон (2009-2010) в России переболело около 8,5% населения, вакцинировано сезонной тривакциной 34,4 млн человек, вакциной против пандемического гриппа - около 29 млн человек. В итоге процент серопозитивных лиц к вирусу гриппа A(H1N1)pdm09 повысился с 3,1 в октябре 2009 г. до 36,2 в октябре 2010 г. Вместе с тем около 63,8% здорового взрослого населения оставалось неиммунным по отношению к пандемическому вирусу гриппа и около 29,6 и 26,5% людей не имели защитных титров антител к вирусам гриппа A(H3N2) и B, что позволяло ожидать развития эпидемии смешанной этиологии с участием вирусов A(H1N1)pdm09, A(H3N2) и В. Мониторинг гриппа и ОРВИ. За анализируемый период в 46 ОБ методом ПЦР было обследовано 49 934 больных гриппом и другими ОРВИ, методом ИФ -35 726 больных. После осеннего подъема заболеваемости в сентябре-октябре 2010 г., связанного с усилением циркуляции возбудителей ОРВИ негриппозной этиологии, среди которых более чем в 20% случаев выявляли вирусы парагриппа, РСВ и аденовирусы, в начале сезона 2010-2011 гг. методом ПЦР еще регистрировали единичные случаи сезонного гриппа A(H1N1), однако в последующий период этот возбудитель больше не обнаруживали. Вирус гриппа A(H3N2), однако, продолжал циркулировать среди населения начиная с конца ноября 2010 г. В декабре частота его регистрации возросла до 4,6-5,7%, но интенсивность циркуляции на протяжении всего последующего периода носила умеренный характер. Напротив, активность вируса гриппа A(H1N1)pdm09 в прошедшем сезоне была весьма высокой. Рост частоты регистрации заболеваний, вызванных этим возбудителем, наметился в конце декабря. В январе 2011 г. по результатам ПЦР она достигла 18,2-27%, а в феврале - 33,8-35,6% с сохранением активности до конца марта в пределах 19,5-36% от числа обследованных, хотя по результатам ИФ в марте она снизилась до 2,2-7,6%, что лучше коррелировало с данными о снижении заболеваемости. Вирусы гриппа В появились в самом начале сезона, но диагностировались в небольшом (0,2—1,9) проценте случаев до начала зимы. В декабре интенсивность их циркуляции повысилась (до 2,8-5,9% по результатам ПЦР и 2,1—3,4% по результатам ИФ) и достигла максимума в январе (до 8,9-21,3 и 7,4-7,5% по результатам ПЦР и ИФ) с последующим постепенным снижением в феврале-апреле. В марте-июне в ОБ регистрировали единичные случаи гриппа A(H1N1) pdm09 и В. Интеграция данных лабораторной диагностики и эпидемиологических показателей показала, что первая волна подъема заболеваемости, зарегистрированная в ряде городов России, начиная с 47-49-й недели, была связана с присоединением вирусов гриппа A(H3N2) и В к активно циркулировавшим в этот период аденовирусам и вирусам парагриппа. Второй, более выраженный, эпидемический рост заболеваемости в январе-феврале был обусловлен преимущественной циркуляцией пандемического вируса A(H1N1)pdm09 при социркуляции вирусов гриппа В и в меньшей степени - A(H3N2). По сравнению с пандемическим сезоном (2009-2010) заболеваемость за последний сезон в целом несколько снизилась (с 8,5 до 6,6% от численности населения), как и показатели госпитализации (с 2,6 до 23% от числа заболевших ОРВИ). Количество летальных исходов, в 95,7% случаев, обусловленных вирусом A(H1N1)pdm09, уменьшилось в 2010-2011 гг. по сравнению с пандемией 2009-2010 гг. с 634 до 232 случаев (по данным ОБ). Следует отметить, что в структуре заболеваемости ОРВИ достаточно высокой была роль возбудителей ОРВИ: по результатам ИФ в целом за сезон частота детекции вирусов парагриппа составила 9,4%, аденовирусов - 5,7%, РСВ - 2,9%, а по результатам ПЦР - 4,2, 4 и 1,5% случаев от числа обследованных больных соответственно. Циркуляция вирусов парагриппа, РСВ и аденовирусов снизилась в период эпидемии, но вновь возросла в постпандеми-ческий период. Выделение вирусов гриппа было проведено в 27 ОБ, исследованы Рис. 1. Результаты ПЦР-диагностики и выделения вирусов гриппа в сезон 2010-2011 гг. в России. материалы от 9565 больных. За весь сезон был выделен 561 вирус гриппа, в том числе 297 штаммов A(H1N1)pdm09, 18 штаммов A(H3N2) и 246 вирусов гриппа В. Наиболее эффективной (частота выделения 11,925,6%) была работа вирусологов ОБ в Астрахани, Воронеже, Калининграде, Краснодаре, Москве, Новосибирске и Туле. Первые вирусы гриппа В были выделены в Новосибирске (на 50-й неделе), гриппа A(H3N2) - в Чите (на 51-й неделе), вируса гриппа A(H1N1)pdm09 - в Астрахани (на 4-й неделе 2011 г.). Частота выделения вирусов гриппа A(H1N1)pdm09, A(H3N2) и В за неделю на пике в целом по стране составила 10, 2,3 и 7,5% соответственно, т. е. была ближе к данным ИФ-анализа в тот же период (14,4, 2,2 и 7,5% соответственно), чем к данным ПЦР (36, 5,7 и 21,3% соответственно) (рис. 1). По данным серологической диагностики частота выявления гриппа A(H1N1) pdm09, A(H3N2) и B в период эпидемии составила 11,4, 8,2 и 12,5% соответственно. Антигенный анализ выделенных вирусов. За эпидемический сезон 2010-2011 гг. в НИИ гриппа было исследовано 489 новых изолятов вируса гриппа, из них 279 штаммов было получено из ОБ, 210 вирусов было выделено непосредственно в НЦГ. В общем числе выделенных штаммов преобладали вирусы гриппа A(H1N1)pdm09 (54,2% от числа выделенных) и гриппа В (43,4%), вирусы гриппа A(H3N2) составили лишь 2,4% от общего числа A/Belgorod/12/2009 A/Nizhny Novgorod/02/2009 A/Nizhny Novgorod/01/2009 A/Belgorod/11/2009 h A/Voronezh/01/2009 A/Saint-Petersburg/48/2009 A/Saint-Petersburg/82/2009 A/Orenburg/I IV2974/2009 A/Saint-Petersburg/44/2009 A/Saratov/06/2009 A/Lviv/N6/2009 A/Saratov/03/2009 41 A/Saratov/08/2009 — A/Saratov/01/2009 A/Pskov/02/2009 A/Saint-Petersburg/75/2009 A/Belgorod/02/2010 A/Petrozavodsk/02/2009 -C 09 7M RJ05K 1716V V34»l A/Saint-Petersburg/109/2011 A/Voronezh/1/2011 _T> Ла/1 A/Darwin/02/2011 A/Saint-Petersburg/36/2009 A/Saint-Petersburg/37/2009 — A/Saint-Petersburg/05/2009 A/Kursk/01/2009 A/Saint-Petersburg/96/2009 A/Saint-Petersburg/166/2011 -A/Murmansk/1/2011 A/Saint-Petersburg/31/2011 -A/Slovenia/167/2011 —A/Stockholm/3/2011 —A/Nizhniy Novgorod/2/2011 c-J -A/Saint-Petersburg/12/2011 A/England/142/2010 —A/Saint-Petersburg/174/2011 -A/Saint-Petersburg/45/2011 —A/Moscow/20/2011 N75K N165K S172P i-A/Hiroshima/24/2011 A/Japan/8153/2011 -A/Victoria/502/2011 A/Kaliningrad/4/2011 A/Moscow/5/2011 A/Moscow/24/2011 A/Saint-Petersburg/35/2009 I-A/Saratov/11/2009 A/Moscow/01 /2009 A/Belgorod/03/2009 A/Belgorod/08/2009 A/Hong Kong/2213/2010 ;hk A/K; -C A/Ка rasuk/01 /2010 A/Belgorod/04/2009 A/Chita/1 /2011 — A/Chita/4/2011 A/Chita/8/2011 iA/Wyoming/01/2011 ^j— A/Saint-Petersburg/10/2011 A/Saint-Petersburg/09/2011 -A/Christchurch/16/2010 — A/Astrakhan/35/2011 — A/Norway/320/2011 ■A/Soria/16/2011 —A/Norway/452/2011 A/Mexico/4108/2009 A/Texas/05/2009 A/Korea/01/2009 A/Arizona/01/2009 — A/Rhode lsland/02/2009 _iA/Vladivostok/IIV17/2009 "I—A/Kaluga/01/2009 A/Wisconsin/629-D01505/2009 A/California/07/2009 L A/California/04/2009 B/Kaliningrad/76/09 B/Kaliningrad/80/09 - B/Kaliningrad/65/09 B/Kaliningrad/73/09 B/Kaliningrad/67/09 ■ B/Kaliningrad/66/09 ' B/Kaliningrad/82/09 L B/Kaliningrad/64/09 I— B/Saint-Petersburg/109/09 !-♦ B/Brisbane/60/2008 B/Saint-Petersburg/236/09 I-B/England/393/2008 li— B/Kaliningrad/74/09 B/Saint-Petersburg/202/09 T- B/Saint-Peterburg/78/09 — B/Saint-Petersburg/240/09 I B/Saint-Petersburg/203/09 L- B/Saint-Petersburg/239/09 B/Saint-Petersburg/204/09 ■ B/Saint-Petersburg/225/09 - B/Saint-Petersburg/218/09 B/Saint-Petersburg/215/09 — B/Saint-Petersburg/108/09 j B/Saint-Petersburg/212/09 I* B/saint-Petersburg/224/09 Brisbane/60 L B/Saint-Petersburg/110/09 lr B/Saint-Petersburg/208/09 4i— B/Saint-Petersburg/231/09 4- B/Saint-Petersburg/54/09 *— B/Saint-Petersburg/222/09 B/Saint-Petersburg/45/09 B/Saint-Petersburg/30/09 B/Saint-Petersburg/38/09 4. B/Saint-Petersburg/61/09 |- B/Saint-Petersburg/23/2010 I B/Ekaterinburg/1/10 t- B/lrkutsk/3/10 |i- B/Ekaterinburg/2/10 I- B/Saint-Petersburg/13/2011 - B/Tula/3/10 I- B/Murmansk/02/2010 П- B/Murmansk/03/2010 -B/Moscow/4/10 - B/Moscow/21/10 - B/Krasnodar/7/2011 ■ B/Moscow/1/10 B/Moscow/7/10 ii-B/Tula/1/10 T- B/M oscow/24/10 — B/Bolivia/104/2010 -В/Hong Kong/45/2005 B/Moscow/116/08 B/Chita/3/08 B/Victoria/02/1987 -B/Yamagata/16/1988 j— B/Astra khan/43/08 Jl-B/Florida/4/2006 I i— B/Ulan-Ude/5/08 L B/Brisbane/3/2007 Рис. 2. Филогенетическое древо по гену гемагглю- Рис. 3. Филогенетическое древо по гену гемагглютинина вирусов гриппа В, тинина вирусов гриппа А подтипа H1N1pdm09, построено методом ближайших соседей (NJ), эволюционная модель Кимуры построено методом максимального правдоподо- (К80). бия (ML), эволюционная модель HKY+I+G. изолятов. Большая часть (более 90%) вирусов гриппа A(H1N1)pdm09 сезона 2010-2011 гг. активно реагировала с сыворотками против референс-штаммов А/ Калифорния/07/09 и А/Ю.Каролина/20/10 (до 1-1/2 гомологичного титра), что свидетельствовало об их антигенной однородности. Вместе с тем были выявлены и дрейф-варианты вируса, такие как А/С. Петербург/109/11 и А/Астрахань/1/11, реагирующие с антисыворотками к вирусу А/Ю.Каролина/20/10 лишь до 1/8 титра. Исследованные вирусы гриппа A(H3N2) по антигенным характеристикам относились к варианту А/Перт/16/09, но были ближе к вирусам подгруппы А/Виктория/208/09. Все вирусы гриппа В, выделенные в ОБ НЦГ, относились к Викторианской линии и оказались антигенно близкородственными референс-штамму В/Брисбен/60/08. Молекулярно-генетическая характеристика вирусов гриппа. В период эпидемии в НЦГ методом ПЦР проведен анализ 957 клинических и 189 секционных образцов. В образцах от 307 (32%) больных были обнаружены возбудители гриппа, в том числе в 19,2% вируса гриппа A(H1N1)pdm09, в 12,2% вируса гриппа В, в 0,5% - гриппа A(H3N2). В поступивших в НЦГ для исследования секционных материалах в 52 (27,5%) случаях было подтверждено наличие РНК исключительно вируса гриппа A(H1N1)pdm09. Популяция штаммов вируса гриппа A(H1N1)pdm09 была генетически разнообразной, хотя все исследованные штаммы оказались эволюционно связанными с доминирующим в мире клайдом 7. Вместе с тем среди вирусов гриппа A(H1N1)pdm09, депонированных в музей НИИ гриппа, были обнаружены штаммы, подобные референс-вирусу A/Darwin/02/2011, содержащие замены D97N, R205K, I216V, V249L, штамму А/ England/142/2011, содержащие замены D97N, S185T, S451N, вирусу А^уот^/01/2011, содержащие замены А134Т, S183P, и штамму A/Christchurch/16/2010, содержащие замены N125D, Е374К (рис. 2). Наиболее продвинутые варианты вирусов гриппа A(H1N1) pdm09, такие как А/Астрахань/1/2011, А/Санкт-Петербург/27/11, А/Санкт-Петербург/100/11, были определены по решению ЕвроВОЗ и СЦ ВОЗ в Лондоне как родоначальники новых генетических групп (5, 6 и 7) возбудителя [1]. Штаммы вируса гриппа A(H3N2) по генетическим характеристикам относились к группе вирусов, подобных референс-штамму A/ HongKong/2121/2010 с характерными для этого клайда заменами D53N, Y94H, I230V, Е280А. Все проанализированные штаммы A(H1N1)pdm09 и A(H3N2) не имели в нейраминидазе мутацию ffi75Y, определяющую устойчивость к озельтамивиру, но несли мутацию S31N в молекуле М-белка, ответственную за устойчивость к ремантадину. Исследованные вирусы гриппа B относились к Викторианской линии, клайду III-ii, с характерными аминокислотными заменами (V146I, N165K) в гемагглютинине, затрагивающими антигенные сайты (петли 150 и 160). Данные штаммы отличались от вакцинного штамма В/ Brisbane/60/2008 двумя аминокислотными заменами в гене гемагглютинина: в позиции 58 - остатка лейцина на остаток пролина и в позиции 146 - остатка изолейцина на остаток валина, а в гене нейраминидазы имели замены T45I, S51P, F73L, D199N, I455L (рис. 3). Полученные данные свидетельствовали о вытеснении из циркуляции в 2010-2011 гг. сезонного вируса гриппа A(H1N1) получившим широкое распространение вирусом A(H1N1)pdm09, что позволило исключить его из состава вакцин. Выявленные закономерности в циркуляции вирусов гриппа были сходны по результатам использования различных методов исследований, хотя частота обнаружения вирусов, особенно пандемического вируса гриппа A(H1N1)pdm09, была значительно выше в ПЦР, чем при других методах исследования (серология, выделение вирусов и ИФА). В структуре заболеваний гриппозной этиологии ведущим возбудителем был вирус пандемического гриппа, вторым по значимости был вирус гриппа В, тогда как участие вируса гриппа A(H3N2) было незначительным и в основном ограничивалось регионами Дальнего Востока и Сибири. По результатам антигенного анализа большая часть выделенных за сезон 2010-2011 гг. в России вирусов, как и в других странах Европы, оказалась родственной штаммам, введенным в состав вакцин на 2011-2012 гг. Как показал генетический анализ, в сезоне 2010-201й гг. в России появились наиболее продвинутые дрейф-варианты вируса гриппа A(H1N1) pdm09, такие как А/Астрахань/1/2011 (замены в НА1 -D97N, R205K, I216V, V249L), А/Санкт-Петербург/27/11 (D97N, S185T), А/Санкт-Петербург/100/11 (D97N, S143G, S185T, А197Т), явившиеся представителями новых (5, 6 и 7) генетических групп возбудителя (J. McCauley и соавт., СЦ ВОЗ, Лондон), которые затем были выделены и в других странах Европы [1, 14]. Вместе с тем сохраняется настоятельная необходимость более пристального внимания к развитию исследований по более раннему выделению сезонных вирусов гриппа в ОБ, а также быстрому распознаванию новых вариантов вирусов гриппа с пандемическими потенциями (субтипов Н2, Н5, Н7, Н9), способных вызывать заболевания у людей.