Epidemiological and molecular-genetic monitoring of rotavirus infection in the Orenburg region in the period predictively

Full Text

В В Е ДЕНИЕ Актуальность проблемы острых кишечных инфекций (ОКИ) у детей обусловлена устойчивым сохранением ведущих мест в структуре детской заболеваемости и смертности. Диарейные заболевания занимают второе место в структуре смертности от инфекций детей младше 5 лет по всему миру. В 2011 году инфекционная диарея стала причиной 9,9% из 6,9 млн смертей в этой возрастной группе, причем более 70% умерших были младше 2 лет. По данным экспертов ВОЗ, среди 1-1,2 млрд диарейных заболеваний, регистрируемых ежегодно, от 49-67% приходится на вирусные инфекции. Выбор мер, необходимых для эффективного снижения заболеваемости и контроля за распространением вирусных диарей, является одной из важнейших проблем, стоящих перед системой здравоохранения как в развивающихся, так и в развитых странах [7, 12]. В настоящее время ротавирусы рассматривают как основной этиологический фактор ОКИ вирусного происхождения, особенно у детей возраста до 5 лет. Ежегодно во всем мире отмечается более 110 млн случаев ротавирусного гастроэнтерита, при этом лишь 25 млн заболевших обращаются за медицинской помощью, из них 2 млн детей госпитализируются в стационар. Количество летальных исходов в последние годы при ротавирусной инфекции достигает 352-611 тыс. случаев, из которых более 80% регистрируется в странах Азии и Африки [8]. На сегодняшний день ротавирусная инфекция (РВИ) самая массовая кишечная инфекция практически на всех территориях Земного Шара и является глобальной актуальной проблемой [12]. В Российской Федерации этиологическое подтверждение находит ротавирусный гастроэнтерит, частота которого, по данным отечественных авторов, в структуре ОКИ колеблется от 7 до 35%, а среди детей в возрасте до 3 лет превышает 60% [6]. Нозокомиальной инфекцией можно считать 20-50% случаев вирусного гастроэнтерита в детских соматических стационарах и родильных домах, при этом самые жесткие противоэпидемические мероприятия особо не улучшают ситуацию. Внутрибольничному инфицированию способствуют холодный сезон, длительное пребывание детей в стационаре и скученность в палатах [4, 5]. Ротавирусная инфекция является серьезным экономическим бременем для системы здравоохранения. Для создания поливалентной вакцины и оценки уже разработанных вакцин необходимо проведение мониторинга за циркуляцией ротавирусов различных геноти-пов, распространенных на определенной территории. Более 95% случаев РВИ в мире вызываются пятью основными серотипами: G1[P]8, G2[P]4, G3[P]8, G4[P]8 и G9[P]8. В регионах РФ циркулируют различные генотипы ротавирусов группы А, но наиболее часто встречаются G1[P]8 и G4[P]8. Многочисленные исследования показали существование географических различий в распространенности различных генотипов ротавирусов [6, 9]. Установлен факт их временного перераспределения, зафиксировано появление большого количества нетипируемых штаммов, и постоянно сообщается о находках новых, эпидемически значимых вариантов ротавирусов [1, 2]. Таким образом, в условиях планирования вакцинации от ротавирусной инфекции на регулярной основе приоритетным направлением повышения эффективности эпидемиологического надзора за ротавирусной инфекцией следует рассматривать совершенствование подходов к организации и проведению молекулярно-генетического типирования циркулирующих генотипов в отдельно взятом регионе. Цель исследования: проанализировать эпидемиологическую ситуацию по ротавирусной инфекции в Оренбургской области в предвакцинальный период с учетом проявлений эпидемического процесса и молекулярно-генетических характеристик ротавирусов группы А. МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ Проанализированы данные материалов официальной статистики, представленные в документах государственного статистического учета заболеваемости по всем случаям РВИ за 2007-2016 гг. Использованы описательно-оценочные методы, методы ретроспективного эпидемиологического анализа. Сезонность РВИ оценивалась на основании помесячного распределения пациентов в период наблюдения 2007- 2016 гг. Для прогнозирования заболеваемости РВИ использовалась методика экстраполяции. Генетическая структура ротавирусов представлена в 232 образцах фекалий от пациентов возраста до 3 лет с клиникой РВИ, проходивших стационарное лечение в Оренбургской областной клинической инфекционной больнице в период 2013-2017 гг. Молекулярно-генетические исследования с применением наборов реагентов и лабораторных методик на основе ПЦР проводились в лаборатории отдела молекулярной диагностики ЦНИИ эпидемиологии. Статистическую обработку полученных данных проводили методами вариационной статистики. РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ За последние десять лет показатели заболеваемости ОКИ в Оренбургской области — высокие и имели тенденцию к росту (рис.1).

Рис. 1. Динамика уровня заболеваемости ОКИ у населения Оренбургской области в 2003-2016 гг. (на 100 тыс. населения).

Структура заболеваемости населения ОКИ на территории области за период 2007-2016 гг. характеризовалась снижением удельного веса доли кишечных инфекций неустановленной этиологии. На фоне внедрения новых лабораторных методик и увеличения охвата населения лабораторным обследованием доля вирусных диарей в структуре ОКИ установленной этиологии увеличилась к концу периода наблюдения до 48,9%, определив ведущее значение ротавирусных гастроэнтеритов. Многолетняя динамика уровня заболеваемости РВИ населения Оренбургской области показала значительный рост показателей с 2007 года (в 26,8 раза, с 2,7 на 100 тыс. населения в 2007 г. до 74,9 на 100 тыс. населения в 2016 г.), при этом более чем в 2 раза рост показателя заболеваемости РВИ произошел за последние 4 года (р<0,001) (рис.2).

Рис. 2. Динамика уровня заболеваемости РВИ у населе- ния Оренбургской области в 2007-2016 гг. в сравнении с показателями заболеваемости по РФ (на 100 тыс. населения).

Прогнозируемый рост показателя заболеваемости РВИ по Оренбургской области на ближайшие 5 лет с использованием метода экстраполяции составил как минимум в 2 раза. Во внутригодовой динамике заболеваемости РВИ была выявлена зимне-весенняя сезонность, отмечена одна сезонная волна заболеваемости с максимально выраженными пиковыми месячными значениями в феврале, марте. Наиболее поражаемым контингентом были дети до 14 лет, составляющие 98% от общего числа зарегистрированных случаев, при этом определяли возрастную структуру дети возраста до двух лет. Эпидемический процесс РВИ на территории Оренбургской области определялся спорадической заболеваемостью. Официальные данные по вспышечной заболеваемости с участием ротавирусов представлены в Государственных докладах по Оренбургской области, начиная с 2015 года. По итогам двух лет (2015-2016 гг.) ротавирусы группы А в 11-19% случаев являлись причиной вспышечной заболеваемости, занимали третье ранговое место в структуре вспышечной заболеваемости (уступая норовирусам и энтеровирусам), что указывает на высокую эпидемиологическую значимость ротавирусов в реализации вспышечной заболеваемости в Оренбургской области, как и в целом по РФ. Вспышечная заболеваемость РВИ регистрировалась преимущественно у детей в организованных коллективах с высокой долей детей (92,3% в 2015 году и 100% в 2016 году), с фекально-оральным механизмом передачи (с реализацией контактно-бытового и пищевого путей), что определяло комплекс необходимых противоэпидемических мероприятий (О состоянии санитарно-эпидемиологического благополучия населения в Оренбургской области в 2016 году. Государственный доклад). Была определена общая генетическая структура популяции ротавирусов группы А, выраженная частотами аллелей G/Р, были установлены основные и доминирующие генотипы ротавирусов, их межсезонные колебания. Генетический потенциал ротавирусов за весь период исследования был представлен десятью основными вариантами генотипов по G/P аллелям: G4[P]8, G3[P]8, G3[P]9, G2[P]4, G1[P]8, G9[P]8, G12[P]8, Mixt, ведущее значение в эпидемическом процессе имели генотипы с наиболее высокой частотой встречаемости: G4[P]8 (56,9%), G9[P]8 (12,9%), Mixt (8,6%), G2[P]4 (7,7%), G1[P]8 (6,5%) (табл.).Генотип G4[P]8 стабильно и достоверно чаще (р<0,001, χ2 ) других генотипов доминировал в трех эпидемических сезонах 2014-2016 гг., в сезон 2016-2017 гг. произошла смена доминирующего G4[P]8 генотипа на G9[P]8 генотип. Генотип G9[P]8 отсутствовал в двух сезонах начала исследования (сезон 2013-2014 гг., сезон 2014- 2015 гг.), определялся в единичных случаях в сезоне 2015-2016 гг. и занимал лидирующую позицию в сезон 2016-2017 гг. с достоверным отличием от генотипов G4[P]8, G2[P]4 (р=0,006; р<0,001, χ2 ), переместив на вторую позицию генотип G4[P]8 и подтверждая теорию сезонной смены и изменчивости генотипов. Штаммы генотипов Mixt (8,6%), G2[P]4 (7,7%), G1[P]8 (6,5%) присутствовали в популяции эпизодически с неустойчивыми показателями в течение всех сезонов. Генотипы G3[P]9 (0,9%), G12[P]8 (0,9%) регистрировались в популяции в единичных случаях, что позволило отнести их к числу редких, не оказывающих заметного влияния на генофонд популяции ротавирусов в регионе в целом. Полученные данные по циркуляции ротавирусов подтвердили их неоднородность и сравнимы с данными мониторинга за циркуляцией ротавирусов группы А в РФ в указанные эпидемические сезоны. Отмечалась выраженная географическая неоднородность в распределении различных генотипов ротавирусов в пределах каждого сезона, при которой генотип, имеющий максимальную распространенность в целом по стране, оказывался минорным на отдельных территориях [1, 3]. В 2016 году сохранялось превалирование G4[P]8 генотипа, отмечена тенденция к снижению частоты выявления G3[P]8 и увеличению G9[P]8 генотипов (Государственный доклад «О состоянии санитарно-эпидемиологического благополучия населения в Российской Федерации в 2016 году»). По данным Европейской сети надзора за ротавирусами, в период 2011-2014 гг. в 14 странах Евросоюза, на территории которых проводился мониторинг антигенных типов ротавирусов, отмечалось доминирование G1[P]8 генотипа, составляющего 40-42% от всех выявленных изолятов. На территории Китая в 2012-2013 гг. отмечалось превалирование генотипа G9[P]8, в более ранние периоды превалировал G3[P]8 генотип. Таким образом, генотип G4[P]8 не являлся превалирующим ни для стран Евросоюза, ни для восточных соседей Российской Федерации [9]. Были определены частотные характеристики G/P аллелей в популяции ротавирусов в регионе. По выявляемым вариантам на протяжении всего периода исследования по аллели G наибольшую распространенность достоверно чаще имела аллель G4 (р<0,001, χ2 ). Имели стабильный уровень, но несколько меньшую распространенность аллели G1 и G2. Аллель G3 лишь в начале исследования (сезон 2013-2014 гг.) имела достаточно высокую частоту встречаемости, принимая единичные случаи в конечном периоде исследования. Аллель G9 показала высокую активность в конечном периоде исследования (сезон 2016-2017 гг.), достоверно чаще других аллелей этого сезона (р=0,005, χ2 ), в остальные периоды аллели G3 и G9 имели в популяции низкую частоту встречаемости с нестабильными позициями, периодически сменяя друг друга и снижая свою численность вплоть до полного отсутствия. По аллели [Р] доминирующие позиции за весь период исследования имела аллель [Р]8 с достоверными отличиями по сравнению с другими аллелями (р<0,001, χ2 ), аллель [Р]4 имела незначительные колебания по частоте встречаемости в разные сезоны, но занимала постоянные позиции с более низким уровнем. Аллель [P]9 за весь период наблюдений была выявлена однократно в двух разных сезонах, что позволило отнести данный вариант в число редко встречаемых, не оказывающих заметного влияния на генофонд популяции ротавирусов в регионе в целом. В представленных для исследования образцах была получена высокая частота сочетанного выявления одновременно различных генотипов ротавирусов (20 образцов), которые составили группу сочетанных (Mixt) форм. Частота выявления сочетанных форм различных генотипов (ротавирус-ротавирусных) также варьировала в разные эпидемические сезоны. Так, в сезон 2013-2014 гг. на долю генотипа G4,3[P]8 приходилось 62,5%, при этом в следующем эпидемическом сезоне 2014-2015 гг. указанный генотип утратил свое эпидемиологическое значение и не циркулировал,а выявился лишь один случай РВИ вызванной генотипом G2,3[P]8, не циркулировавшего в предыдущем сезоне и не имеющего эпидемиологического значения в популяции ротавирусов в целом. В сезоне 2015-2016 гг. у 54,5% детей выявляли РВИ вызванную генотипом G4,1[P]8, данный генотип не циркулировал в двух предыдущих эпидемических сезонах и утратил свое значение уже в следующем сезоне 2016-2017 гг. На протяжении всего периода исследования по аллели G наибольшую распространенность имели аллели G4(80%) и G3(45%) при одинаковой и достаточно высокой (в 30%) доле аллелей G1 и G2 и очень низкой доле аллели G9 (5,0%). По аллели [Р] доминирующие позиции за период исследования имела аллель [Р]8 с частотой встречаемости 100%, на долю аллели [Р]4 приходилось 25%. Сочетанные формы различных генотипов в образцах регистрировались в течение трех эпидемических сезонов, кроме сезона 2016-2017 гг. с достаточно высокой частотой 11,6% в сезоне 2013-2014 гг. и очень высокой частотой 20,4% в сезон 2015-2016 гг. На протяжении всего периода исследования эпидемиологическое значение имели генотипы G4,3[P]8 и G4,1[P]8, сменяя друг друга в разные сезоны. Средний показатель частоты выявления сочетанных форм различных генотипов за весь период исследования по региону составил 8,6% (20 образцов из 232), что значительно превысило аналогичный показатель по РФ (4,4%). В исследованиях последних лет по РФ частота выявления в образцах сочетанных форм различных генотипов ротавирусов для периода 2011-2015 гг. составила 4,4%. В период 2006-2013 гг. для стран Евросоюза данный показатель суммарно составил 7%. Для таких стран как США, Япония, ряда стран Европы, характеризующихся относительно умеренной активностью циркуляции ротавирусов среди детей младших возрастных групп, доля случаев сочетанного выявления в образцах нескольких генотипов ротавирусов колеблется в пределах 1-6%, на территориях с высокой активностью циркуляции ротавирусов в популяции она может достигать 10-18%. По заключению ряда исследователей, высокая частота сочетанного выявления в образцах различных генотипов ротавирусов группы А создает условия для реализации рекомбинационной и реассортационной изменчивости и может служить потенциальным критерием активности их эволюции на определенной территории [6, 9, 11]. Таким образом, с учетом высокой частоты выявления сочетанных форм можно сформулировать эпидемиологический прогноз для региона: в условиях отсутствия вакцинации на территории региона в течение нескольких лет высокие изменчивость и скорость накопления мутаций могут привести к появлению новых генетических комбинаций ротавирусов, вызывающих нетипичные, возможно, более тяжелые формы заболеваний. Научные данные подтверждают, что такие события могут сопровождаться периодическим появлением мутантных генотипов штаммов, несущих в себе риск эволюционного скачка, что делает вероятной угрозу возникновения штаммов, способных вызвать пандемии [10]. Территориальная близость Казахстана и Средней Азии, открытость границ и высокий уровень строительной миграции населения (особенно в летний период) являются неблагоприятными факторами для накопления мутантных генотипов в условиях региона. Усиливают роль неблагоприятных факторов отсутствие лабораторной диагностики РВИ в приграничных районах Оренбургской области (Акбулакском, Первомайском, Светлинском, СольИлецком, Ташлинском) и характерный для региона умеренный климатический пояс. В сложившейся ситуации эпидемиологический и молекулярно-генетический мониторинг за циркуляцией ротавирусов на территории Оренбургского региона позволит не только правильно оценить проявления эпидемического процесса РВИ, но и своевременно принять решения по разработке и организации противоэпидемических мероприятий.

About the authors

V. G. Akimkin

Central Research Institute of Epidemiology

Email: fake@neicon.ru
Moscow. Russian Federation

A. V. Gorelov

Central Research Institute of Epidemiology

Email: fake@neicon.ru
Moscow. Russian Federation

A. T. Podkolzin

Central Research Institute of Epidemiology

Email: fake@neicon.ru
Moscow. Russian Federation

N. B. Denisyuk

Orenburg State Medical University

Author for correspondence.
Email: fake@neicon.ru

Orenburg.

Russian Federation

References

Supplementary files