Etiological structure of acute intestinal infections based on the results of exterritorial monitoring

Full Text

Введение

Острые кишечные инфекции (ОКИ) представляют собой глобальную проблему здравоохранения и приводят к высоким показателям заболеваемости и смертности во многих странах [1]. Ежегодно во всём мире от диареи умирают около 1,6 млн человек, причём подавляющее большинство случаев фиксируется в развивающихся странах [2]. Диарейные заболевания являются причиной 15% смертей детей раннего и младшего возрастов, из которых около 80% приходится на регионы Африки и Юго-Восточной Азии [3, 4]. Несмотря на то что за последние четверть века смертность от диареи существенно сократилась в мировом масштабе, большинство африканских стран продолжают сталкиваться с высоким уровнем распространённости тяжёлых форм ОКИ [5]. По оценкам экспертов, к 2030 г. 4,4 млн детей в возрасте до 5 лет будут ежегодно умирать от инфекционных заболеваний, при этом 60% случаев будут регистрироваться в странах Африки [6, 7].

Для Африканского континента диарейные болезни остаются актуальной угрозой, особенно остро проявляясь в условиях глубокой бедности [8, 9]. В рамках Декларации тысячелетия ООН, принятой в 2000 г., были поставлены важные цели, направленные на борьбу с бедностью, недоеданием, на обеспечение всеобщего доступа к чистой питьевой воде, а также значительное сокращение детской смертности¹. Однако современные реалии показывают, что многие африканские страны не смогут достичь этих ориентиров вовремя, учитывая, что лишь треть населения обладает регулярным доступом к чистой воде [10–12]. Этот факт создаёт дополнительные риски распространения диарейных заболеваний среди значительной части населения региона².

Согласно данным международного проекта Global Enterics Multi-center Study (GEMES), в нескольких африканских государствах — Кении, Мали, Мозамбике и Гамбии, диареегенные Escherichia coli (DEC) и Cryptosporidium признаны наиболее опасными возбудителями смертельных случаев от диареи детей до 5 лет. Исследовательские работы, проведённые в 18 странах Африки, посвящённые бремени диарейных заболеваний эшерихиозной этиологии, показали, что энтероагрегативные E. coli (EAgEC) являются более распространённой патогруппой DEC (69% случаев), чем энтеротоксигенные E. coli (ETEC), энтеропатогенные E. coli (EPEC), шигатоксин-продуцирующие E. coli (STEC) и энтероинвазивные (EIEC), с различиями распространённости в диапазоне 6,6–18,6% [2].

В отличие от развитых регионов, таких как США и Европа, располагающих хорошо организованными системами мониторинга кишечных инфекций, включая DEC³, большинство стран Африканского континента испытывают серьёзные трудности в формировании эффективной инфраструктуры здравоохранения и полноценного контроля за ОКИ.

Этиология возбудителей ОКИ разнообразна, что обусловливает различия эпидемического процесса в странах, различающихся уровнем экономического развития. Именно поэтому определение ключевых патогенов, вызывающих инфекционные заболевания желудочно-кишечного тракта, имеет решающее значение в организации микробиологического мониторинга в системе эпидемиологического надзора и профилактики инфекционных угроз в странах Африки. Сегодня Гвинея испытывает особую потребность в масштабных исследованиях, нацеленных на изучение этиологии ОКИ для создания региональной стратегии профилактики диарейных заболеваний, необходимой для сохранения здоровья жителей республики.

Цель работы — провести анализ этиологической структуры ОКИ в Гвинейской Республике.

Материалы и методы

В исследование были включены пациенты, обратившиеся в медицинские центры с признаками ОКИ (диарея, тошнота, рвота, боли в животе, симптомы общей интоксикации). Исследование проводилось при добровольном информированном согласии пациентов или их законных представителей. Протокол исследования одобрен Этическим комитетом Санкт-Петербургского НИИ эпидемиологии и микробиологии им. Пастера (протокол № 27 от 02.07.2019).

Пробы испражнений 724 пациентов, из них детей в возрасте 1–5 лет — 73 (10,1%), в возрасте 6–17 лет — 130 (18,0%), взрослых 18–76 лет — 521 (72,0%), исследовали методом полимеразной цепной реакции (ПЦР) с гибридизационно-флуоресцентной детекцией с двумя наборами реагентов:

1) «АмплиСенс ОКИ скрин-FL» для выявления и дифференциации ДНК (РНК) микроорганизмов рода Shigella spp./EIEC, Salmonella spp., Campylobacter spp. (термофильных), Adenovirus (группы F), Rotavirus (группы A), Norovirus (2-го генотипа) и Astrovirus;

2) «АмплиСенс Эшерихиозы-FL» для выявления DEC 5 патогрупп: EPEC, EHEC, ETEC, EIEC, EAgEC (ЦНИИ Эпидемиологии Роспотребнадзора, Россия).

Тотальную ДНК/РНК выделяли с использованием комплекта реагентов «РИБО-преп» (ЦНИИ Эпидемиологии Роспотребнадзора, Россия). ПЦР проводили с помощью амплификатора с системой детекции флуоресцентного сигнала в режиме реального времени (ПЦР-РВ) СXT-1000 («Bio-Rad»). Все процедуры выделения нуклеиновых кислот и ПЦР-РВ, использованные в данном исследовании, были проведены с применением соответствующих положительных, отрицательных и внутренних контрольных образцов, включённых в диагностические наборы. Использование контролей на всех этапах позволило подтвердить правильность и точность полученных результатов, исключить возможность ложноположительных или ложноотрицательных выводов.

В пробах испражнений, в которых был получен флуоресцентный сигнал присутствия Shigella spp./EIEC («АмплиСенс ОКИ скрин-FL») и EIEC («АмплиСенс Эшерихиозы-FL»), был проведён целенаправленный поиск штаммов Shigella spp. и EIEC. Культуральным методом с использованием селективных сред Эндо и Hektoen агар (ГНЦ прикладной микробиологии и биотехнологии) были выделены E. coli.

Для оценки статистической значимости различий средних величин применяли точный критерий Фишера. Достоверность различий между изучаемыми показателями определяли в тесте Манна–Уитни. Значимыми считали различия при доверительном интервале 95% (р ≤ 0,05).

Исследования проводили в лаборатории Российско-Гвинейского научно-исследовательского центра эпидемиологии и профилактики инфекционных болезней в рамках научно-исследовательской работы «Изучение этиологической структуры и молекулярно-генетическая характеристика возбудителей диарейных заболеваний в Гвинейской Республике».

Результаты

По суммарным данным, в 2019–2022 гг. генетические маркеры вирусных и бактериальных возбудителей ОКИ были выявлены в пробах испражнений 479 (66,2%) обследованных лиц: у 238 (49,7%; 95% ДИ 45,2–54,2%) мужчин и 241 (50,3%; 95% ДИ 45,9–54,8%) женщин (р > 0,05). Чаще детерминанты искомых патогенов обнаруживали в возрастной группе пациентов 18 лет и старше — 331 (69,1%; 95% ДИ 64,8–73,1%; р ≤ 0,05). Достоверных различий в частоте детекции ДНК/РНК возбудителей ОКИ в пробах детей раннего (n = 59; 12,3%; 95% ДИ 9,7–15,6%) и школьного (n = 89; 18,6%; 95% ДИ 15,5–22,3%) возрастов не выявлено (критерий Манна–Уитни). Достоверных различий (р ≤ 0,05) в частоте детекции генетических маркеров ОКИ установленной этиологии в зависимости от пола и возраста по суммарным данным и отдельно по годам не выявлено (рис. 1).

 

Рис. 1. Частота выделения генетических детерминант возбудителей ОКИ у жителей Гвинейской Республики в 2019–2022 гг.

 

В пробах 245 обследованных пациентов с диарейным синдромом генетические детерминанты указанных возбудителей не обнаружены, таким образом, на долю инфекций неясной этиологии в среднемноголетний период приходилось 33,8%.

Результаты молекулярного исследования отдельно по годам и по суммарным данным представлены в табл. 1 и табл. 2. Во все годы наблюдения в этиологической структуре ОКИ значительно преобладали бактериальные патогены по сравнению с вирусными (р ≤ 0,05).

 

Таблица 1. Частота выделения генетических детерминант возбудителей ОКИ у жителей Гвинейской Республики в 2019, 2020, 2021, 2022 гг.

Год	Возбудитель	Всего		Моноинфекция		Сочетанные инфекции
		n	%	n	%	n	%
2019	Бактериальные
	Campylobacter spp.	6	7,3	5	6,1	1	1,2
	Salmonella spp.	0	0,0	0	0,0	0	0,0
	DEC	38	46,3	36	43,9	2	2,4
	Всего бактериальных	44	53,7	41	50,0	3	3,7
	Вирусные
	Adenovirus	30	36,6	8	9,8	22	26,8
	Astrovirus	2	2,4	1	1,2	1	1,2
	Norovirus	3	3,7	2	2,4	1	1,2
	Rotavirus	3	3,7	2	2,4	1	1,2
	Всего вирусных	38	46,3	13	15,9	25	30,5
	Итого возбудителей ОКИ	82	100,0	54	65,9	28	34,1
2020	Бактериальные
	Campylobacter spp.	6	5,1	1	0,8	5	4,2
	Salmonella spp.	6	5,1	1	0,8	5	4,2
	DEC	72	61,0	51	43,2	21	17,8
	Всего бактериальных	84	71,2	53	44,9	31	26,3
	Вирусные
	Adenovirus	0	0,0	0	0,0	0	0,0
	Astrovirus	2	1,7	2	1,7	0	0,0
	Norovirus	9	7,6	4	3,4	5	4,2
	Rotavirus	23	19,5	10	8,5	13	11,0
	Всего вирусных	34	28,8	16	13,6	18	15,3
	Итого возбудителей ОКИ	118	100	69	58,5	49	41,5
2021	Бактериальные
	Campylobacter spp.	32	14,7	14	6,5	18	8,3
	Salmonella spp.	1	0,5	1	0,5	0	0
	DEC	142	65,4	98	45,2	44	20,3
	Всего бактериальных	175	80,6	113	52,1	62	28,6
	Вирусные
	Adenovirus	19	8,8	7	3,2	12	5,5
	Astrovirus	2	0,9	0	0,0	2	0,9
	Norovirus	19	8,8	6	2,8	13	6,0
	Rotavirus	2	0,9	1	0,5	1	0,5
	Всего вирусных	42	19,4	14	6,5	28	12,9
	Итого возбудителей ОКИ	217	100	127	58,5	90	41,5
2022	Бактериальные
	Campylobacter spp.	3	4,8	0	0,0	3	4,8
	Salmonella spp.	2	3,2	1	1,6	1	1,6
	DEC	47	75,8	35	56,5	12	19,4
	Всего бактериальных	52	83,9	36	58,1	16	30,8
	Вирусные
	Adenovirus	0	0,0	0	0,0	0	0,0
	Astrovirus	4	6,5	0	0,0	4	6,5
	Norovirus	1	1,6	1	1,6	0	0,0
	Rotavirus	5	8,1	3	4,8	2	3,2
	Всего вирусных	10	16,1	4	6,5	6	9,7
	Итого возбудителей ОКИ	62	100,0	40	64,5	22	35,5

 

Таблица 2. Частота выделения генетических детерминант возбудителей ОКИ от жителей Гвинейской Республики с диарейным синдромом в 2019–2022 гг.

Возбудитель	Всего		Моноинфекция		Сочетанные инфекции
	n	%	n	%	n	%
Бактериальные
Campylobacter spp.	47	9,8	20	4,2	27	5,6
Salmonella spp.	9	1,9	3	0,6	6	1,3
DEC, из них:	299	62,4	220	45,9	79	16,5
EAgEC	140	46,8	83	27,8	57	19,1
EPEC	60	20,1	35	19,7	6	0,3
ETEC	39	13,0	32	10,7	7	2,3
EIEC	41	13,7	59	11,7	1	2,0
STEC	19	6,4	11	3,7	8	2,7
Всего бактериальных	355	74,1	243	50,7	112	23,4
Вирусные
Adenovirus	49	10,2	15	3,1	34	7,1
Astrovirus	10	2,1	3	0,6	7	1,5
Norovirus	32	6,7	13	2,7	19	4,0
Rotavirus	33	6,9	16	3,3	17	3,5
Всего вирусных	124	25,9	47	9,8	77	16,1
Итого возбудителей ОКИ	479	100,0	290	60,5	189	39,5

 

ДНК возбудителей бактериальной природы выявлены в 355 (74,1%; 95% ДИ 70,1–77,8%) пробах, из них на долю Campylobacter spp. приходилось 9,8% (95% ДИ 7,5–12,9%), Salmonella spp. — 1,9% (95% ДИ 1,0–3,5%), DEC — 62,4% (95% ДИ 57,9–66,7%). На долю возбудителей вирусных инфекций приходилось 25,1% (95% ДИ 22,2–30,0%), из них Adenovirus — 10,2% (95% ДИ 7,8–13,3%), Rotavirus — 6,9% (95% ДИ 4,9–9,5%), Norovirus — 6,7% (95% ДИ 4,8–9,3%), Astrovirus — 2,1% (95% ДИ 1,1–3,8%).

Ведущими возбудителями во все годы наблюдения были DEC. В возрастной структуре значимо чаще они встречались у детей раннего возраста 0–5 лет (91,7%; 95% ДИ 82,7–96,9%; р ≤ 0,05) по сравнению с группой детей школьного возраста 6–17 лет (53,9%; 95% ДИ 44,9–62,8%) и взрослыми (45,6%; 95% ДИ 41,3–50,0%). По суммарным данным выявлено значимое преобладание патогруппы EAgEC как в структуре эшерихиозов (46,8%; 95% ДИ 41,2–52,5%), так и в общей структуре ОКИ (29,3%; 95% ДИ 25,3–33,5%; р ≤ 0,05). В среднемноголетней структуре эшерихиозов на долю других патогрупп DEC: EPEC, ETEC и EIEC, приходилось 20,1, 13,0 и 13,7% соответственно. Находки генетических детерминант STEC были реже по сравнению с другими патогруппами DEC, по суммарным данным их доля составляла 6,4%.

Генетические маркеры бактериальных патогенов при моно- и сочетанных инфекциях как во все годы мониторинга, так и суммарно в период проведённого исследования выявлялись значимо чаще по сравнению с возбудителями вирусной этиологии (р ≤ 0,05).

Моноинфекции, обусловленные одним видом возбудителя ОКИ, во все годы наблюдения превалировали над ОКИ сочетанной этиологии (рис. 2). В 290 (60,5%; 95% ДИ 56,1–64,8%) положительных пробах выявлены генетические маркеры одного возбудителя, из них DEC значимо чаще — 45,9% (95% ДИ 43,2–56,5%) по сравнению с другими возбудителями бактериальной природы (Campylobacter spp. — 4,2%; 95% ДИ 0–6,5%; Salmonella spp. — 0,6%; 95% ДИ 0–1,6%) и вирусной природы 47 (9,8%) (Adenovirus — 3,1%; 95% ДИ 0–9,8%; Astrovirus — 0,6%; 95% ДИ 0–1,7%; Norovirus — 2,7%; 95% ДИ 1,6–3,4%; Rotavirus — 3,3%; 95% ДИ 0,5–8,5%). Анализ молекулярных исследований показал в 189 (39,5%; 95% ДИ 35,2–43,9%) пробах присутствие двух и более генетических маркеров исследуемых возбудителей ОКИ, из них вирусно-бактериальных — 74 (39,2%), бактериально-бактериальных — 112 (59,3%), вирусно-вирусных — 3 (1,6%).

 

Рис. 2. Характеристика ОКИ в Гвинейской Республике в 2019–2020 гг.

 

Обсуждение

Диарейные заболевания детей и взрослых являются актуальной проблемой в Гвинейской Республике. Установлено, что основными возбудителями являются представители антропонозных инфекций — 363 (75,8%), из них на долю вирусной природы (Adenovirus, Astrovirus, Norovirus, Rotavirus) приходится 25,9% (95% ДИ 22,2–30,0%), на долю бактериальных (EAgEC, EPEC, ETEC, EIEC) — 58,5% (95% ДИ 54,0–62,8%). Полученные результаты подтверждают, что возбудители антропонозных инфекций преобладают в развивающихся странах по сравнению с возбудителями, передающимися, как правило, с пищевыми продуктами: Salmonella, Campylobacter и STЕС в промышленно развитых странах [13–15]. Генетические маркеры бактерий рода Salmonella были выявлены в 9 (1,9%) случаях, рода Campylobacter — в 47 (9,8%), STEC — в 19 (6,4%). Это позволяет сделать предположение о том, что в рационе питания жителей Гвинеи (детей и взрослых) мясные и молочные продукты присутствуют в недостаточном количестве, однако этот вопрос нуждается в дальнейшем изучении.

В проведённом исследовании генетические детерминанты Rotavirus были выявлен только у 33 (6,9%) пациентов, несмотря на то что этот возбудитель является наиболее частой причиной тяжёлого гастроэнтерита у детей во многих экономически развитых странах, составляя 30–72% госпитализированных пациентов и 4–24% пациентов при остром гастроэнтерите лёгкой степени, не требующим госпитализации. Возможно, отсутствие этого возбудителя в этиологической структуре ОКИ связано с проведением вакцинации против ротавирусной инфекции [16].

Мониторинг позволил установить, что DEC были основной причиной ОКИ (62,4%). Использование молекулярных методов позволило оценить структуру эшерихиозов и установить циркуляцию всех известных патогрупп DEC на территории Гвинейской Республики. По суммарным данным, в структуре эшерихиозов во все годы наблюдения преобладали штаммы патогруппы EAgEC, на долю которых приходилось 46,8%. Исследования, проведённые в Латинской Америке, Азии, Африке и странах Восточной Европы, показали, что EAgEC чаще, чем другие бактериальные патогены, являются причиной диарей у детей [17–19]. Данные, полученные в США, Европе и Израиле, также свидетельствуют о том, что ЕAgЕС часто вызывают диарейные заболевания у детей [20]. В США показатели заболеваемости эшерихиозами, обусловленными EAgEC, у детей раннего возраста выше, чем при кампилобактериозах и сальмонеллёзах [21].

В ходе эпидемиологических исследований в странах Западной Африки (Мали, Гамбия, Буркина-Фасо) обнаружено наличие DEC в питьевой воде колодцев и в расфасованных пакетах («water sachets», «пакетированная вода»), что указывает на возможность заражения человека этими микроорганизмами. Полученные результаты имеют важное значение для понимания эпидемиологии эшерихиозов и представляют интерес для изучения аналогичных проблем в соседних странах Африки, включая Гвинейскую Республику [18, 22].

В целом у 290 (60,5%) жителей Гвинейской Республики были выявлены генетические детерминанты одного возбудителя ОКИ, и по результатам лабораторного исследования была идентифицирована моноинфекция. У 189 (39,5%) обследованных установлена ассоциация энтеропатогенов (сочетанная ОКИ). Высокая распространённость сочетанных ОКИ (25–53%) описана в развивающихся странах [23, 24]. Во всех сочетанных инфекциях преобладали DEC, что согласуется с данными литературы [18, 19].

Использование комплексного мультиплексного формата при лабораторной диагностике ОКИ на сегодняшний день является единственным высокочувствительным методом, позволяющими установить этиологию ОКИ не только в остром периоде заболевания, но и при бессимптомном бактерионосительстве. Широкомасштабное исследование, проведённое в Эфиопии с использованием современных методов лабораторной диагностики, показало, что в 56,3% случаях диарейный синдром обусловлен возбудителями ОКИ бактериальной, вирусной и/или паразитарной природы и, что немаловажно, позволило выявить сочетанные инфекции в 35% случаев [25–27].

Проведённое исследование подтвердило актуальность DEC для населения Гвинейской Республики, как и для других стран Африки [2, 3, 7, 9, 18]. Лабораторная диагностика этих возбудителей возможна только с использованием молекулярно-генетических методов [28].

Заключение

Этиология возбудителей ОКИ у жителей Гвинейской Республики включает бактериальные и вирусные возбудители. Проведённое исследование показало, что практически у каждого второго пациента причиной диарейного заболевания являлись DEC, что подтвердило их актуальность в структуре ОКИ. Для снижения бремени диарейных заболеваний в Гвинее необходимо проведение целенаправленных эпидемиологических и микробиологических исследований по выявлению DEC, изучению контаминации объектов окружающей среды, в том числе воды и пищевых продуктов, определению факторов риска. Учитывая тот факт, что диарея — это полиэтиологичное заболевание, необходимо внедрять комплексный, быстрый, надёжный и доступный метод идентификации широкого спектра возбудителей.

Впервые детально выполненный анализ этиологической структуры ОКИ в Гвинейской Республике создаёт основу для разработки научно обоснованной политики профилактики и лечения инфекционных заболеваний желудочно-кишечного тракта. Подобные исследования позволят реагировать на новые угрозы, снизить заболеваемость и эффективнее использовать ресурсы здравоохранения. Для успешного предупреждения диарейных инфекций необходимы такие меры, как анализ путей передачи возбудителей, обеспечение качественной питьевой водой, повышение уровня санитарной грамотности населения, создание системы эпидемиологического мониторинга. Внедрение ПЦР-диагностики в рутинную медицинскую практику Республики Гвинея станет значительным вкладом в улучшение здоровья населения и сокращение заболеваемости инфекционными заболеваниями желудочно-кишечного тракта.

 

¹ Декларация тысячелетия Организации Объединенных Наций. URL: https://www.un.org/ru/documents/decl_conv/declarations/summitdecl.shtml

² ВОЗ. Диарея; 2024. URL: https://who.int/ru/news-room/fact-sheets/detail/diarrhoeal-disease WHO. Diarrhoeal disease; 2024.

URL: https://who.int/news-room/fact-sheets/detail/diarrhoeal-disease

³ National Surveillance of Bacterial Foodborne Illness (Enteric Diseases).

URL: https://www.cdc.gov/nationalsurveillance/index.html; Surveillance and disease data for Escherichia coli.

URL: https://www.ecdc.europa.eu/en/escherichia-coli-ecoli/surveillance-and-disease-data

About the authors

Maria A. Makarova

St. Pasteur Institute; I.I. Mechnikov North-Western State Medical University

Author for correspondence.
Email: makmaria@mail.ru
ORCID iD: 0000-0003-3600-2377

Dr. Sci. (Med.), Assistant Professor, senior researcher, Head, Laboratory of enteric infection, St. Pasteur Institute, Professor, Department of medical microbiology, I.I. Mechnikov North-Western State Medical University

Россия, St. Petersburg; St. Petersburg

Ramatoulay Balde

Research Institute of Applied Biology of Guinea

Email: balderamatoulaye025@gmail.com
ORCID iD: 0009-0005-7945-3807

Researcher, Department of bacteriology

Гвинея, Kindia

Lidiya A. Kaftyreva

St. Pasteur Institute; I.I. Mechnikov North-Western State Medical University

Email: kaflidia@mail.ru
ORCID iD: 0000-0003-0989-1404

Dr. Sci. (Med.), Head, Microbiological department, St. Pasteur Institute, St. Petersburg, Department of medical microbiology, I.I. Mechnikov North-Western State Medical University

Россия, St. Petersburg; St. Petersburg

Zoya N. Matveeva

St. Pasteur Institute, St. Petersburg

Email: z_matveeva56@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-7173-2255

Cand. Sci. (Med.), leading researcher, Laboratory of enteric infection

Россия, St. Petersburg

Samida Kh. Zhamborova

St. Pasteur Institute

Email: zhamborova.m@mail.ru
ORCID iD: 0009-0009-9620-9784

Researcher, Laboratory of enteric infection

Россия, St. Petersburg

References

Supplementary files