Molecular epidemiological features of the Coxsackievirus A10 circulation in the Far Eastern Federal District of Russia

Full Text

Введение

Актуальность энтеровирусной инфекции (ЭВИ) для населения России обусловлена возник­новением на ее территории ежегодных сезонных подъемов заболеваемости с формированием вспышечных очагов. ЭВИ имеет многочисленные клини­ческие проявления и поражает различные возраст­ные группы. Учитывая, что в большинстве случаев ЭВИ протекает при отсутствии ярко выраженных специфических признаков, имеется высокая веро­ятность неправильного или/и несвоевременного установления диагноза. В свою очередь это явля­ется одной из причин быстрого распространения инфекции и приводит к возникновению очагов за­болеваемости.

Энтеровирусы (ЭВ) входят в состав крупно­го семейства Picornaviridae и представляют собой мелкие безоболочечные вирусы с геномом в виде одноцепочечной положительно заряженной РНК. ЭВ, вызывающие заболевания у человека, образуют 4 вида: A, B, C и D [1].

ЭВ Коксаки А10 является одним из наиболее часто выявляемых типов ЭВ и впервые был выде­лен Г. Далдорфом и сотр. в США в 1950 г. от боль­ных серозным менингитом [2]. Кроме того, Коксаки А10 идентифицируют у пациентов с герпангиной, респираторной формой ЭВИ, экзантемой полости рта и конечностей (HFMD — hand, foot and mouth disease), плевродинией [3]. Несмотря на то что для большинства случаев ЭВИ, обусловленных Коксаки А10, характерно благоприятное течение, в некото­рых случаях могут наблюдаться тяжелые невроло­гические и кардиопульмональные осложнения [4], а также летальные исходы у новорожденных [5].

В последнее десятилетие ЭВ Коксаки А10, на­ряду с ЭВ Коксаки А6, стал чаще выявляться при вспышках HFMD, которые ранее в основном вызы­вали ЭВ А71 и Коксаки А16 [6]. Так, имеются пу­бликации об участии Коксаки А10 в возникновении эпидемической заболеваемости HFMD в Финлян­дии в 2008 г. [7], Испании в 2008 г. [8], Сингапуре в 2008 г. [9], Франции в 2010 г. [10], Китае в 2012­2013 гг. [11].

Цель настоящей работы — изучить особен­ности циркуляции ЭВ Коксаки А10 на территории Дальневосточного федерального округа (ДФО) в 2014-2018 гг.

Материалы и методы

Для анализа регистрируемой заболеваемости ЭВИ в ДФО использованы статистические данные государственных форм отчетности № 1 и 2 «Све­дения об инфекционной и паразитарной заболева­емости», № 23-09 «Сведения о вспышках инфек­ционных заболеваний», отчеты Дальневосточного регионального научно-методического центра по изучению энтеровирусных инфекций (ФБУН «Ха­баровский НИИ эпидемиологии и микробиологии» Роспотребнадзора).

Биологический материал от лиц с подозрением на ЭВИ, поступавший из субъектов ДФО в 2014­2018 гг., был исследован молекулярно-генетически­ми методами. Тип ЭВ в положительных образцах устанавливали с помощью секвенирования фраг­ментов областей генома VP1 («370 нуклеотидных оснований (н.о.)) и VP2 («368 н.о.) с последующим сравнением полученных нуклеотидных последова­тельностей с референсными, представленными в GenBank.

В настоящем исследовании дополнительно по­лучены полные нуклеотидные последовательности гена VP1 (длина = 894 н.о.) штаммов ЭВ Коксаки А10, необходимые для проведения более оптималь­ного филогенетического анализа. В качестве референсных из GenBank были взяты 800 нуклеотидных последовательностей, представляющих полный участок VP1 (894 н.о.) и полный геном Коксаки А10 («7400 н.о.). После выравнивания всех референсных последовательностей некачественные сиквенсы были удалены (с наличием гэпов, неопределен­ных нуклеотидов), остальные подвергнуты анализу с целью выявления сходных друг с другом на 1-3%, т.к. исключение похожих последовательностей мо­жет считаться оптимальным подходом при выборе референсных сиквенсов для филогенетического анализа [12].

Реконструкцию эволюционных взаимоотно­шений со статистической обработкой данных осу­ществляли с использованием байесовского алгорит­ма с методами Монте-Карло по схеме цепи Марко­ва, представленного в программном обеспечении «BEAST v1.8.4». Для аннотирования применяли «TreeAnnotator v1.8.4», последующую визуализа­цию дерева с максимальным доверием к кладам проводили в «FigTree 1.4.3».

Результаты и обсуждение

ДФО является неблагополучной территорией по ЭВИ. Показатели регистрируемой в сезонный период заболеваемости ЭВИ ежегодно значительно превышают общероссийские (рис. 1). За проанали­зированный нами период времени с 2014 по 2018 г. в ДФО наблюдались 2 пика заболеваемости ЭВИ: в 2016 г. (40,4 на 100 тыс. населения) и 2018 г. (39,9 на 100 тыс. населения).

 

 

Среди субъектов ДФО наибольшее число слу­чаев ЭВИ с 2006 по 2015 г. регистрировалось в Ха­баровском крае (показатель заболеваемости в сред­нем равнялся 76,4 на 100 тыс. населения). С 2016 г. отмечен рост заболеваемости ЭВИ в Сахалинской области, достигший в 2018 г. максимума за 10 лет официальной регистрации инфекции. При этом Са­халинская область с 2016 по 2018 г. была лидирую­щим субъектом по заболеваемости ЭВИ и в ДФО, и в целом по России с показателями заболеваемости 103,0; 103,3 и 222,6 на 100 тыс. населения соответ­ственно. Кроме того, в 2017 г. были впервые зафик­сированы случаи ЭВИ в Чукотском автономном округе.

ЭВИ среди населения ДФО с 2014 по 2018 г. в основном протекала в виде герпангины, серозного менингита и экзантемы. В эпидемический процесс были вовлечены все возрастные группы, но ос­новное количество заболеваний зарегистрировано у детей 3-6 лет. Помимо спорадической заболевае­мости ЭВИ в субъектах ДФО в 2014-2018 гг. фикси­ровались очаги инфекции в детских организованных коллективах, большинство из которых было обус­ловлено ЭВ Коксаки А6. Среди других неполиомиелитных ЭВ (НПЭВ), ответственных за вспышки ЭВИ в указанный период времени, следует отметить Коксаки А5, А10, В3, В4 и В5, ECHO6, 9 и 30.

С 2014 по 2018 г. в лаборатории Дальнево­сточного регионального научно-методического центра по изучению ЭВИ с помощью молекуляр­но-генетических методов исследованы пробы от 2494 человек из 9 субъектов ДФО. Были получены 1360 нуклеотидных последовательностей НПЭВ 39 типов, относившиеся к видам А (ЭВА — 54,1%), В (ЭВВ — 43,3%) и С (ЭВС — 2,6%). Несмотря на общее преобладание ЭВА в течение рассматрива­емого в данной работе периода времени, в 2014 и 2016 гг. в ДФО доминировали ЭВВ. Внутри каж­дого вида наиболее часто выявляемыми типами НПЭВ были: среди ЭВА — Коксаки А6, А10 и А5; ЭВВ — ECHO30, ECHO6 и Коксаки В5; ЭВС — Коксаки А1, А19 и А24. ЭВ Коксаки А6 с 2014 по 2018 г. лидировал по количеству обнаружений во всех субъектах ДФО, кроме Приморского края, где преобладали ECHO-вирусы. Помимо Коксаки А6 наибольшее число идентифицированных в 2014­2018 гг. нуклеотидных последовательностей ЭВ в ДФО принадлежало к ECHO30 и Коксаки А10.

Всего за 2014-2018 гг. в ДФО методом секвенирования выявлено 120 штаммов ЭВ Коксаки А10, для 117 из которых удалось получить полные нуклеотидные последовательности участка генома VP1 длиной 894 н.о.. Циркуляция Коксаки А10 зафиксирована во всех субъектах ДФО, за исключе­нием Чукотского автономного округа, где из НПЭВ молекулярно-генетическими методами обнаружен лишь Коксаки А6.

С 2014 по 2016 г. Коксаки А10 выявлялся в клиническом материале от лиц с подозрением на ЭВИ в небольшом количестве (процент выявляемости в эти годы от числа других НПЭВ состав­лял лишь 2,3-3,7%). В 2017 г. отмечена активиза­ция циркуляции Коксаки А10 в ДФО (31,3% среди идентифицированных НПЭВ), который потеснил безусловного лидера предыдущих лет — ЭВ Кок­саки А6. В 2017 г. получены 92 штамма Коксаки А10 (преимущественно из Хабаровского края и Са­халинской области), что составило 76,7% от числа всех выделенных Коксаки А10 за 2014-2018 гг. В 2018 г. Коксаки А10 был идентифицирован лишь в 1 (0,5%) случае.

Циркуляция Коксаки А10 в отдельных субъек­тах ДФО по годам также была неравномерной. Так, в 2014 г. он выявлялся в Республике Саха (Якутия) и Еврейской автономной области, в 2015 г. — в Хаба­ровском и Камчатском краях, в 2016 г. - в Хабаров­ском и Приморском краях, Амурской области и Рес­публике Саха (Якутия). В 2017 г. Коксаки А10 был изолирован от пациентов с ЭВИ из Хабаровского и Приморского краев, Сахалинской, Еврейской авто­номной и Магаданской областей, Республики Саха (Якутия). При этом в 2017 г. Коксаки А10 обусловил подъем заболеваемости ЭВИ в Хабаровском крае и Сахалинской области. В 2018 г. удалось получить штамм Коксаки А10 только у 1 заболевшего ЭВИ ребенка из Приморского края.

Инфекция, вызванная ЭВ Коксаки А10, среди населения ДФО протекала в виде герпангины, ре­спираторных проявлений и серозного менингита. Случаи тяжелого течения, осложнения после пере­несенного заболевания не установлены.

С 2014 по 2018 г. в ДФО был зафиксирован лишь 1 очаг групповой заболеваемости, обус­ловленный Коксаки А10. Он идентифицирован у 4 детей с герпангиной, посещавших детский сад № 17 г. Амурска Хабаровского края в 2016 г.

Завозных случаев ЭВИ на территории ДФО с участием Коксаки А10 не было зарегистрировано, что может быть связано с недостаточным сбором эпидемиологического анамнеза у лиц с ЭВИ.

Филогенетический анализ полученных на­ми полных нуклеотидных последовательностей участка генома VP1 ЭВ Коксаки А10 показал, что с 2014 по 2018 г. на территории ДФО циркулировали 2 разные генетические линии этого вируса (рис. 2). Поскольку в настоящее время устоявшаяся система генотипов для ЭВ Коксаки А10 отсутствует [12], для удобства представления полученных данных в этой работе мы условно обозначили их как линии А и В. Различие между штаммами, относящимися к разным линиям, составило 18-21% по нуклео­тидной последовательности. Причем дивергенция линий А и В произошла около 1950 г. (95% довери­тельный интервал (ДИ) 1934-1966).

 

 

В состав генетической линии А вошли штам­мы Коксаки А10, выявленные в Республике Саха (Якутия), Еврейской автономной и Сахалинской областях, Хабаровском и Приморском краях. На дендрограмме видно, что штаммы линии А разде­лились на 2 кластера (условно А1 и А2) с отличи­ем нуклеотидных последовательностей 7-8%. Рас­хождение между ними возникло приблизительно в 2003 г. (95% ДИ 1999-2006). В состав кластера А1 вошли вирусы, изолированные в Еврейской авто­номной области и Республике Саха (Якутия) в 2014 г. и в Хабаровском крае в 2016 г. На филогенети­ческом дереве с ними сгруппировались штаммы Коксаки А10, выделенные во Франции в 2010 г., что позволяет предполагать их европейское происхож­дение.

Кластер А2 представлен вирусами, идентифи­цированными в Республике Саха (Якутия) в 2016 г., Сахалинской области в 2017 г. и Приморском крае в 2018 г. Кроме того, штамм Коксаки А10, относя­щийся к данному кластеру, был выявлен в субъекте Сибирского федерального округа (Красноярском крае) в 2017 г. при расследовании завозного случая ЭВИ из Турции.

Генетическая линия В на дендрограмме отли­чается более широким разнообразием относящихся к ней штаммов Коксаки А10 и также представлена двумя кластерами — условно В1 и В2. Расхожде­ние между кластерами линии В произошло око­ло 2002 г. (95% ДИ 1999-2005), а различие между нуклеотидными последовательностями составляет также 7-8%. В кластер В1 вошли большинство вы­деленных нами штаммов Коксаки А10. Это виру­сы, циркулировавшие в 2015 г. в Хабаровском крае, в 2016 г. — в Приморском крае, в 2017 г. — в Хаба­ровском и Приморском краях, Еврейской автоном­ной, Сахалинской и Магаданской областях, в Ре­спублике Саха (Якутия). С ними сгруппировались Коксаки А10, изолированные в Китае в 2010-2018 гг., в США в 2016 г., в Австралии в 2016-2017 гг., а также другие российские штаммы 2013, 2016 и 2017 гг. Вероятнее всего, дальневосточные Кокса- ки А10 из кластера В1 были завезены на террито­рию округа из соседнего государства — Китайской Народной Республики.

Следует отметить, что основное количество штаммов Коксаки А10 из кластера В1, выделен­ных в ДФО в 2017 г., образовали единую группу со штаммом LC412978, который был изолирован во время вспышки HFMD в китайской провинции Юньнань в 2017 г. Их общий предок существовал в 2014 г. (95% ДИ 2013-2015), что свидетельству­ет в пользу того, что подъем заболеваемости ЭВИ в 2017 г. в ряде субъектов ДФО (в Хабаровском крае и Сахалинской области), связанный с ростом выявля- емости Коксаки А10 в клиническом материале, мог быть обусловлен завозом «нового» эпидемического варианта вируса, который на протяжении ряда лет циркулирует в Китае с формированием вспышечных очагов.

В состав кластера В2 вошли штаммы Коксаки А10, изолированные в Республике Саха (Якутия) и Амурской области в 2016 г., которые сгруппирова­лись с вирусами, выделенными во Вьетнаме в 2014 г. и Китае в 2017 г. соответственно. Дальневосточные вирусы Коксаки А10 из кластера В2 имеют общего предшественника с французскими вирусами 2010 г., который существовал приблизительно в 2004 г. (95% ДИ 2001-2007). Рассматривая группу, образованную штаммами 98_AMUR_2016/LC430226_China_2017, можно предположить, что активные миграционные и социально-экономические связи между государства­ми способствуют не только завозу ЭВ на территорию России, но и их распространению с ее территории в соседние страны, что в целом отражает обширную циркуляцию ЭВ среди населения мира без учета гео­графических границ.

Заключение

Коксаки А10 можно считать одним из наибо­лее актуальных для Дфо типом НПЭВ, учитывая его непрерывную циркуляцию в округе с 2014 по 2018 г. Проведенный филогенетический анализ по­зволил выявить генетическое разнообразие этого ЭВ в ДФО, а также одновременное присутствие вирусов из разных линий (А2 и В1) в одном субъек­те — Сахалинской области в 2017 г. Вероятнее все­го, полученные дальневосточные штаммы Коксаки А10 имели как европейское, так и азиатское проис­хождение. Появляющиеся «новые» эпидемические варианты способствуют возникновению подъемов заболеваемости. Кроме того, филогенетический анализ показал, что существует возможность рас­пространения Коксаки А10 из России в сопредель­ные государства.

К сожалению, среди представленных в GenBank нуклеотидных последовательностей Коксаки А10, подходивших по размеру и качеству для филогенетического анализа в данной работе, нет большого географического разнообразия, что не по­зволило более широко рассмотреть пути циркуля­ции данного вируса. Тем не менее дальнейший над­зор за ЭВИ в целом и за отдельными типами НПЭВ, в том числе Коксаки А10, а также размещение в GenBank полученных нами нуклеотидных последо­вательностей позволят пополнить международную базу данных и расширить представление об их мо­лекулярной эпидемиологии.

About the authors

Lyudmila V. Butakova

Khabarovsk Research Institute of Epidemiology and Microbiology

Author for correspondence.
Email: evi.khv@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-7238-3691
researcher, Far Eastern regional scientific methodological center for the study of enterovirus infection Russian Federation

Elena Yu. Sapega

Khabarovsk Research Institute of Epidemiology and Microbiology

Email: fake@neicon.ru
ORCID iD: 0000-0003-4438-6913
PhD (Med.), leading researcher, Head, Far Eastern regional scientific methodological center for the study of enterovirus infection Russian Federation

Olga E. Trotsenko

Khabarovsk Research Institute of Epidemiology and Microbiology

Email: fake@neicon.ru
ORCID iD: 0000-0003-3050-4472
D. Sci. (Med.), Director Russian Federation

References

Supplementary files