Genetic diversity of rubella virus at the present stage of rubella elimination and congenital rubella prevention programs

Full Text

Вирус краснухи относится к РНК-содержащим вирусам, вирусная РНК которого окружена капсидом и липопротеидной оболочкой. Вирион имеет экосаэдрический тип симметрии. Капсид образован капсидным белком (С), липопротеидная
оболочка содержит два гликопротеина E1 и Е2. Геном вируса представлен одноцепочечной РНК положительной полярности и помимо структурных белков (С, E1 и Е2)
кодирует два неструктурных белка P150 и P90. Длина генома краснухи составляет
порядка 9765 нуклеотидов (нт) [10].
Впервые таксономическая принадлежность вируса краснухи была определена
в 1975 г., он был отнесен к семейству Togaviridae как единственный представитель
рода Rubivirus. Сходство в строении вирионов родов Alphavirus и Rubivirus позволило
объединить их в одно семейство [11]. Однако накопление и анализ данных о молекулярно-генетических особенностях вируса краснухи привело к пересмотру его таксономической принадлежности Международным комитетом по таксономии вирусов
(ICVT) и выделению его в отдельное семейство Matonoviridae [16]. Краснуха — антропонозная инфекция, возникающая при воздушно-капельной
передаче вируса, клинически является легким заболеванием с умеренно выраженными явлениями интоксикации, катаральными явлениями и экзантемой. Часть
случаев может протекать инаппарантно. Патогномоничными признаками краснухи
являются пятна Форхгеймера — участки энантемы на слизистой ротовой полости
и болезненное увеличение шейных, заушных и затылочных лимфатических узлов.
Заболевание в большинстве случаев имеет благоприятный прогноз. Осложнения
краснухи встречаются достаточно редко, к ним относятся артрит и артритоподобные
заболевания [19], отит [9], бронхопневмония [21], тромбоцитопеническая пурпура
[8], поражения нервной системы (энцефалит [7], менингоэнцефалит [7], синдром
Гийома-Барре [12] и пр.). Специфического лечения краснухи в настоящее время нет,
показана изоляция больного на дому или в стационаре при тяжелом течении заболевания или совместном проживании с лицами из декретированных групп, симптоматическая терапия.
Большую значимость для общественного здравоохранения представляет краснуха у беременных из-за вероятности внутриутробного инфицирования плода, которое может стать причиной синдрома врожденной краснухи (СВК). Клинические
проявления СВК многообразны и включают в себя поражения сердечно-сосудистой
системы, нервной системы, эндокринной системы, органов дыхания, зрения и слуха. Риск развития СКВ тем выше, чем меньше срок гестации на момент инфицирования. Особенно высокая частота поражений (порядка 60,9%) отмечена при инфицировании в первые 4 недели беременности, во второй месяц — 26,4% и в третий —
7,9% [2]. Самым надежным способом предупреждения СВК является вакцинация
женщин детородного возраста.
Высокая контагиозность вируса краснухи и его тератогенное действие стали причиной инициации Европейским региональным бюро Всемирной организации здравоохранения (ЕРБ ВОЗ) в 2002 г. программы по предупреждению СВК в странах региона, а в 2004 г. в неё было включено достижение элиминации краснухи [6]. Некоторые
страны Европейского региона наравне с программой ВОЗ приняли национальные
программы элиминации инфекции. Так, в Российской Федерации в настоящее время действует Национальная программа элиминации кори и краснухи (2016-2020 гг.),
целями которой являются [5]: достижение и поддержание устойчивого уровня спорадической заболеваемости корью и краснухой на территории страны в 2016 — 2018 гг.;
верификация элиминации кори и краснухи на территории страны в 2019 — 2020 гг.
Достижение и поддержание высокого уровня (≥95%) охвата двумя дозами вакцины против краснухи декретированных групп населения, организация эпидемиологического надзора, своевременное выявление и лабораторное подтверждение
случаев инфекции являются ключевыми стратегиями элиминации краснухи и
предупреждения СВК [28]. Благодаря реализации программы элиминации удалось
значительно снизить показатели заболеваемости краснухой в странах Европейского
региона, а в ряде стран — добиться элиминации инфекции. Количество случаев
СВК в странах региона существенно снизилось вследствие снижения общей заболеваемости краснухой: с 2013 г. по 2017 гг. в регионе было зарегистрировано всего 114
случаев рождения детей с СВК [3, 14]. В Российской Федерации последний случай
СВК был зарегистрирован в 2015 г., а в 2019 г. по итогам проведения Европейской
региональной комиссии по элиминации кори и краснухи было подтверждено достижение элиминации краснухи на территории страны в 2015 — 2017 гг.
Элиминация краснухи — основная задача, от достижения которой зависит успех
программы по предупреждению СВК. Согласно критериям ВОЗ, под элиминацией краснухи следует понимать отсутствие эндемичной передачи вируса на территории
страны на протяжении по меньшей мере 36 месяцев в условиях высокоэффективного эпидемиологического надзора. Циркуляция штаммов вируса на территории региона на протяжении 12 месяцев и более при отсутствии данных, подтверждающих
завозной характер инфекции, считается эндемичной.
Лабораторные исследования в рамках надзора за краснухой и СВК включают как
определение специфических маркеров острой инфекции в сыворотке крови больных
с подозрением на краснуху, так и молекулярно-биологические исследования, направленные прежде всего на определение генотипа вируса. Генетический мониторинг циркуляции диких штаммов вируса краснухи — важный элемент эпидемиологического
надзора за инфекцией [26]. Информация, получаемая в результате генопирования вируса краснухи, позволяет отслеживать его циркуляцию на региональном и глобальном
уровнях, дифференцировать в определенной мере местные и завозные случаи инфекции, является одним из ключевых элементов верификации элиминации.
С 2004 г. действует рекомендованный экспертами ВОЗ протокол генотипирования
вируса краснухи посредством определения последовательности 739 нт гена, кодирующего оболочечный белок Е1 (фрагмент 8731-9469 нт) и сравнения полученной последовательности с последовательностями тех же участков генома эталонных штаммов
генотипов [24]. Исторически для генетической характеристики вируса использовались
различные участки гена Е1, однако для рутинного анализа с целью надзора рекомендовано использовать гипервариабельный участок гена. Полученные последовательности вирусного генома депонируются в международную базу данных эпиднадзора за
краснухой на основе нуклеотидных последовательностей (RubeNS), созданную ВОЗ
в сотрудничестве с Агентством защиты здоровья (Лондон, Великобритания) [1]. База
данных RubeNS предоставляет пользователям наиболее полную информацию по генотипам вируса краснухи, а также эпидемиологические данные, демонстрирующие
циркуляцию генетических вариантов вируса в глобальном масштабе. В базе данных
RubeNS реализована возможность типирования, филогенетического анализа, поиска
идентичных/родственных штаммов, анализа (в том числе ретроспективного) данных
генетического мониторинга по странам и регионам ВОЗ.
Стандартизованная номенклатура вируса краснухи была предложена в 2004 г.,
первоначально она включала в себя 10 генотипов: 7 признанных (recognized) генотипов — 1B, 1C, 1D, 1E, 1F, 2A, 2B и 3 предварительных (provisional) генотипа — 1а,
1g и 2с [24]. По мере накопления информации о генетическом разнообразии вируса
краснухи номенклатура претерпевала изменения.
В настоящее время выделяют 2 клады, генетическая дистанция между которыми
составляет 0,08-0,1, включающие в себя 13 генотипов: 10 генотипов в кладе 1 и 3 генотипа в кладе 2 (табл.) [23]. Клада 1 включает в себя 9 признанных генотипов «диких» штаммов (1B, 1C, 1D, 1E, 1F, 1G, 1H, 1I, 1G) и 1 предварительный генотип —
1а. Клада 2 состоит из 3 генотипов: 2А, 2В и 2С.
Наименования штаммов краснухи осуществляется по стандартным правилам,
благодаря которым любой исследователь способен определить время и место изоляции вируса [24, 26]: указывается источник полученной последовательности (RVi —
изолят вируса на культуре клеток, RVs — образец биологического материала); город
или любой другой населенный пункт, в котором зарегистрирован случай заболевания; код страны в формате ISO 3166; орядковый номер недели и год регистрации
случая; при наименовании вакцинных штаммов вируса после имени ставится обозначение VAC; в случае выделения вируса от больного с СВК после имени ставится
обозначение CRS. Данные о глобальном распространении генотипов вируса краснухи как в ретроспективе, так и в настоящее время, достаточно ограничены. В базе данных RubeNS
содержится 3148 записей о нуклеотидных последовательностях участка 739 нт гена
Е1, многие из которых относятся к ранним вакцинным или лабораторным штаммам
[1]. Эпидемиологический надзор и лабораторное подтверждение случаев краснухи
реализованы в 106 странах мира, однако далеко не все страны осуществляют генотипирование циркулирующих в рамках надзора [15]. Со времени инициации программы элиминации краснухи и предупреждения врожденной краснухи в ряде стран
и внедрения генетического мониторинга циркуляции вируса типировано порядка
2800 штаммов вируса [1]. Генотип 1а в настоящее время является единственным предварительным генотипом, который включает в себя штамм Wistar RA 27/3, использующийся для изготовления живой краснушной вакцины, а также небольшое количество штаммов дикого типа, выделенных от больных краснухой в Монголии и Мьянме в 2000-2001 гг.
Несмотря на эпизодическую изоляцию штаммов генотипа 1а от случаев, ассоциированных с вакцинацией, штаммы дикого типа не изолировались глобально с 2001 г.
Для генотипа 1а характерна неопределенность в филогенетических отношениях
как с утвержденными генотипами, так и внутри группы [24]. Согласно существующей номенклатуре в качестве кандидатов в референс-штаммы генотипа 1а приняты
RVi/Pennsylvania.USA/0.64/1a, RVi/Brussels.BEL/0.63/1a, RVi/New Jersey.USA/0.61/
1a и RVi/Toyama.JPN/0.67/1a, которые формируют две группы в рамках одного генотипа [23].
Остальные 9 генотипов клады 1 в разные периоды были распространены как в
отдельных странах, так и по всему миру. Некоторые из них глобально не изолировались более 15 лет, что позволяет классифицировать их как вымершие.
Первый штамм вируса, принадлежащий генотипу 1В, относится к лабораторным [18]. Впервые дикий штамм краснухи генотипа 1В был выделен в 1971 г. в
Люксембурге. Дикие штаммы генотипа 1В эпизодически выделялись в некоторых
европейских странах до 2001 г., в 2002 — 2008 гг. отмечалась нерегулярная изоляция
в ЮАР и Конго. С 2008 г. штаммы генотипа глобально не изолировались.
Штамм генотипа 1С впервые был изолирован в 1986 г. в США. В 1990 г. штамм
генотипа 1С был изолирован в Японии от импортированного случая, генотип не получил местного распространения [18]. По данным мониторинга циркуляции генотип
1С был признан эндемичным для стран Карибского бассейна и США. Последняя
изоляция штамма генотипа 1С зафиксирована в 2005 г., что совпало с достижением
элиминации эндемичной краснухи в Панамериканском регионе [22].
Генотип 1D известен с 1976 г., впервые выделен в Японии. Генотип был распространён в странах Восточной Азии (Япония, Китай, Южная Корея) до 1996 г., эпизодически изолировался в США, Канаде, Новой Зеландии [29]. В 1999 г. в Австралии
был зарегистрирован случай краснухи, вызванный штаммом вируса генотипа 1D,
после чего генотип в мире не изолировался и признан вымершим [26].
Генотип вируса краснухи 1Е впервые выделен в 1995 г. во Франции [27]. С 1995 г.
по 2017 г. генотип характеризовался глобальным распространением. Однако с 2018 г.
большинство случаев, связанных с генотипом 1Е, регистрируются преимущественно в Японии, реже в Китае, откуда экспортируются в другие страны.
Штаммы генотипа 1F, одного из самых «молодых» утвержденных генотипов,
характеризовались эндемичной циркуляцией в Китае в 1999 — 2002 гг., в других
странах не изолировались [29]. Генотип краснухи 1F в настоящее время признан вымершим [26].
Генотип 1G был выделен впервые в 1991 г. в Великобритании [13]. До 2016 г.
генотип характеризовался глобальным распространением. Последняя изоляция
произошла в 2016 г. в Германии, после чего данных об изоляции штаммов генотипа
в мире нет.
Генотип 1Н, впервые выделенный в Италии в 1991 г., характеризовался эндемичной циркуляцией в ряде стран СНГ (Россия, Беларусь, Казахстан, Киргизия) в
2004 — 2010 гг., эпизодически изолировался в Турции в 2001 г. [17, 31]. После 2010 г.
в странах СНГ была достигнута элиминация эндемичной краснухи и, соответственно, отмечено прекращение циркуляции генотипа 1Н. Предполагалось, что генотип
также элиминирован глобально, однако в 2016 г. в Турции и в 2017 г. в России были вновь изолированы штаммы генотипа 1Н. Штамм вируса, выделенный в России от
спорадического случая, имел существенные отличия от штаммов, выделенных на
территории страны до 2010 г. Данные эпидемиологического расследования, проведенного в отношении этого случая, указывают на его вероятное импортирование из
Индии. Возможно, на территории Индии генотип 1Н активен в настоящее время, но
ограниченность данных не позволяет подтвердить это предположение.
Первый штамм краснухи генотипа 1I изолирован в Великобритании в 1986 г.
Информация о циркуляции штаммов генотипа ограничена, известно, что в 1991 —
1994 гг. штаммы генотипа 1I эпизодически выделялись в Италии и Германии [13].
Последний раз генотип 1I был зарегистрирован в Италии в 1994 г., в настоящее время признан вымершим [31].
Генотип 1J активно циркулировал в Японии в 2001 — 2004 гг., где и был впервые
изолирован в 1997 г. [29]. В 2005 г. были отмечены вспышки в Испании и Бразилии,
с 2010 по 2015 гг. штаммы генотипа циркулировали на Филиппинах, откуда эпизодически экспортировались в другие страны [20]. Последняя изоляция генотипа
отмечена в 2016 г. в Индии.
Клада 2 включает в себя 3 генотипа: 2A, 2B и 2С. Генотип 2А включает в себя
вакцинные штаммы BDR1 и BDR2, полученные в 1979-1980 гг. в Китае [30]. Штамм
краснухи BDR2 используется для производства вакцины в Китае. Нет данных о существовании диких штаммов генотипа 2А.
Генотип 2В в настоящее время характеризуется глобальным распространением
наряду с генотипом 1Е. Впервые генотип выделен в Израиле в 1968 г. [24]. В последние годы генотип 2В преимущественно циркулирует в странах Юго-Восточной Азии
и Китае, на Африканском континенте, в Южной Азии — в регионах, не достигших
элиминации краснухи. Заболеваемость в странах, свободных от эндемичной циркуляции, определяется преимущественно импортированием штаммов генотипа 2В.
Генотип 2С впервые изолирован на территории современной России в 1967 г.
[29]. Следующая изоляция произошла только в 1997 г. [29]. В 1999-2005 гг. штаммы
генотипа изолировались на ограниченном пространстве Западной Сибири, более
нигде в мире зарегистрированы не были [4, 26].
Анализ данных о генетическом распространении вируса краснухи показывает,
что в настоящее время из 13 известных генотипов циркулируют только 2 — 1Е и 2В,
что демонстрирует успехи в контроле и элиминации краснухи в мире. Однако нельзя
не учитывать то, что филогенетические отношения в рамках каждого из сохранившихся генотипов очень сложны из-за их глобальной циркуляции, и этот факт ограничивает анализ путей импортирования и связей внутри вспышки молекулярнобиологическими методами. Тенденция к глобализации циркуляции двух генотипов
определяет сложность филогеографической кластеризации выделенных штаммов.
Методы молекулярно-эпидемиологических исследований, предложенные в 2004 г.,
возможно, не являются оптимальными на современном этапе элиминации, возникает необходимость совершенствования существующей методологии молекулярных
исследований в рамках эпидемиологического надзора за краснухой, в том числе с
использованием методов секвенирования следующего поколения (NGS) [25].

About the authors

T. S. Chekhlyaeva

Gabrichevsky Moscow Research Institute of Epidemiology and Microbiology;
Sechenov First Moscow State Medical University

Author for correspondence.
Email: fake@neicon.ru
Москва Россия

S. V. Shulga

Gabrichevsky Moscow Research Institute of Epidemiology and Microbiology

Email: fake@neicon.ru
Москва Россия

D. V. Erokhov

Gabrichevsky Moscow Research Institute of Epidemiology and Microbiology

Email: fake@neicon.ru
Москва Россия

N. T. Tikhonova

Gabrichevsky Moscow Research Institute of Epidemiology and Microbiology

Email: fake@neicon.ru
Москва Россия

V. V. Zverev

Sechenov First Moscow State Medical University

Email: fake@neicon.ru
Москва Россия

References

Supplementary files