Энцефалит Росио

• Сизикова Татьяна Евгеньевна
• Савенко Сергей Вадимович
• Лебедев Виталий Николаевич
• Борисевич Сергей Владимирович

Резюме

Вирус Росио представляет собой арбовирус, передаваемый комарами рода Ochleratus. Резервуаром вируса в природе являются воробьи Zonotrichia capensis. Вирус Росио передается через укус инфицированных комаров. Эпидемический и эпизоотологические циклы вируса в точности не определены.

Клинические проявления заболевания, вызванного вирусом Росио, включают лихорадку, недомогание, вялость, рвоту, летаргию, сильную головную боль, головокружение, фотофобию, экстремальную мышечную слабость и выраженные неврологические проявления. При развитии комы болезнь быстро прогрессирует, примерно 1/3 больных с проявлениями комы погибают через 5 сут после начала заболевания. Осложнения проявляются в виде паралича и церебральных дисфункций. Специфические средства профилактики и лечения в отношении энцефалита Росио не разработаны.

В обзоре рассмотрена организация геномной РНК вируса Росио и некоторых других вирусов группы Нтайя, соответствующая таковой для близкородственных флавивирусов. Отдельно рассмотрены резервуар и вектор передачи изучаемого инфекционного агента. Высказано мнение о том, что в ходе естественной эволюции вируса Росио возможно возникновение варианта возбудителя, способного к интродукции из эндемичного региона, как это произошло с возбудителями лихорадок чикунгунья и Западного Нила.

Эпидемические вспышки энцефалита Росио могут привести к тяжелым последствиям для здравоохранения. Ввиду возможного распространения вируса Росио из эндемичного региона необходима разработка эффективных диагностических наборов реагентов для выявления и идентификации данного возбудителя.

Ключевые слова:вирус Росио; энцефалит Росио; флавивирусы; вектор передачи; комары; резервуар возбудителя

В последние два десятилетия наблюдается распространение за пределы традиционных эндемичных регионов флавивирусов, векторами передачи которых являются насекомые. Эту ситуацию наглядно иллюстрируют увеличение числа случаев заболевания клещевым энцефалитом в Скандинавских странах, вспышки лихорадки денге в ЮгоВосточной Азии и Южной Америке, увеличение числа эпидемических вспышек лихорадок Западного Нила, чикунгунья и Зика и их интродукция в Новый Свет, проникновение вируса Усуту (Usutu)¹ в Европу, выявление вируса Алкхурма (Alkhurma), генетически родственного вирусу болезни кья-санурского леса, в Саудовскую Аравию [1, 2].

¹ Здесь и далее названия флавивирусов приведены в соответствии с Virus taxonomy the ICTV report on virus classification and taxon nomenclature Flaviviridae chapter [Электронный ресурс]. URL: https://talk.ictvonline.org/ictv-reports/ictv_online_report/positive-sense-rna-viruses/w/flaviviridae (дата обращения: 19.02.2021).

Род Flavivius (семейство Flaviviridae) включает более 70 вирусов, большинство из которых передается позвоночным такими переносчиками (векторами), как комары и клещи [3]. Род Flavivirus разделяют по меньшей мере на 14 групп. Это деление базируется на данных анализа нуклеотидного состава геномных РНК и рассчитанных на его основе аминокислотных последовательностях структурных белков, антигенного родства и других характеристик.

Двумя близкородственными группами внутри рода Flavivirus являются группы вирусов Нтайя и японского энцефалита. Группа Нтайя включает вирусы Багаза (Bagaza), Ильеус (Ilheus), вирус израильского менингоэнцефалита индеек (Israel turkey meningoencephalomyelitis), Нтайя (Ntaya), Тем-бусу (Tembusu) и Зика (Zika). Ранее считали, что вирус Росио, являющийся возбудителем рассматриваемого в обзоре одноименного энцефалита, представляет собой подтип вируса Ильеус. Однако кратность антигенных различий в перекрестной реакции нейтрализации (РН) (64-128 раз) более чем в 4 раза выше минимального порога, достаточного для идентификации того или иного флавивируса в качестве самостоятельного вида [4]. Уровень гомологии геномных РНК вирусов Росио и Ильеус составляет 72%, в то время как пороговое значение, указывающее на принадлежность 2 сравниваемых вирусов к одному виду >84% [5]. Следовательно, вирус Росио может рассматриваться в качестве отдельного вида флавивирусов.

Прототипный штамм SPH34675 возбудителя энцефалита Росио был выделен в долине Рибейра на юго-востоке штата Сан-Пауло (Бразилия) в 1975 г. из мозжечка человека, погибшего от энцефалита неизвестной этиологии [6]. Данный возбудитель представляет собой арбовирус, передаваемый комарами рода Ochleratus. Резервуаром возбудителя в природе являются воробьи Zonotrichia capen-sis. Вирус Росио передается через укус инфицированных комаров [7, 8].

Эпидемия энцефалита Росио, начавшаяся в 1975-1976 гг. в долине реки Рибейра (Бразилия), в последующие 2 года распространилась более чем в 20 муниципалитетах штата Сан-Паулу. Серологические исследования, проведенные в различных регионах Бразилии, указывали на циркуляцию вируса Росио, что обусловило возможность повторных вспышек заболевания, вызванного данным возбудителем [9]. Начиная с 1975 г. выявлено до 1000 случаев заболевания [2, 10]. Группу риска представляют работники лесных хозяйств, а также военнослужащие, рыбаки и туристы².

² Энцефалит Росио [Электронный ресурс]. URL: http://humbio.ru/humbio/vir4pdd/000c3642.htm (дата обращения: 19.02.2021).

Полногеномное секвенирование вируса Росио, штамм SPH34675, проведено D.B. Medeiros и соавт. [2]. Вирусная РНК была экстрагирована непосредственно из головного мозга инфицированных мышей. На основе вирусной РНК синтезирована кДНК от 5'-конца до консервативной последовательности CS2 на 3'-концевом нетранслируемом регионе с использованием обратной транскриптазы и обратного праймера VD8 (5'-GGGTCTCCTCTAACCTCTAG-3'), ранее определенного для CS2 последовательности. При проведении сек-венирования использованы праймеры, ранее описанные в работе G. Kuno и соавт. [1]. Организация геномной РНК вируса Росио (с указанием генов структурных и неструктурных белков) представлена в табл. 1.

Таблица 1. Организация геномной РНК вируса Росио [2]

Здесь и в табл. 2: НКР - некодируемый регион.

Сравнение размеров генов вируса Росио и некоторых других флавивирусов группы вирусов Нтайя дано в табл. 2.

Таблица 2. Сравнительные характеристики организации генома РНК вируса Росио и некоторых других флавивирусов группы вирусов Нтайя [1, 2]

* - в скобках приведен уровень гомологии генов вирусов Багаза, Кедоугоу, Зика, процент с соответствующими генами вируса Росио после проведения выравнивания.

Анализ данных, приведенных в табл. 1 и 2, свидетельствует о том, что организация генома вируса Росио в общем виде соответствует таковой для близкородственных флавивирусов. Наиболее высокий уровень различий просматривается по размерам гена структурного белка p_rM, а также по 5'- и 3'-некодируемым регионам. При этом уровень гомологии по аминокислотной последовательности по открытой рамке считывания с другими представителями патогенных для человека флавивирусов составляет: с вирусом японского энцефалита (Japanese encephalitis) - 64,5%, с вирусом Западного Нила (West Nile) - 65,0%, с вирусом энцефалита долины Муррея (Murray Valley encephalitis) - 64,7%, с вирусом энцефалита Сан-Луи (Saint Louis encephalitis) - 66,1% [1, 2].

Вирус Росио - достаточно удобный объект для проведения вирусологических исследований. Данный возбудитель вызывает энцефалит у взрослых мышей с последующей гибелью [11]. При экспериментальной инфекции белых мышей вирусом Росио выявлено увеличенное содержание в крови рецептора CCL2 (CCL2 - рецептор β-хемокинов млекопитающих класса интегральных мембранных белков) и инфильтрация макрофагов в головной мозг. Эти факторы играют защитную роль в развитии инфекционного процесса [12]. Связывание воспалительного белка макрофагов (MIP-1α) осуществляет хемокиновый рецептор CCR5 [13].

A.A. Amarilla и соавт. [14] при экспериментальном инфицировании мышей линии C57BL/6 вирусом Росио установили наличие перекрестной защиты животных, ранее инфицированных вирусом Ильеус или вирусом энцефалита Сан-Луи. Авторы сделали вывод, что наличие в популяции инфицированных мышей перекрестно-реагирующих антител к флавивирусам может являться фактором, препятствующим естественной трансмиссии вируса Росио.

Вирус Росио формирует негативные колонии в монослойной культуре клеток Vero под агаровым покрытием [15]. Возбудитель репродуцируется в клетках новорожденного сирийского хомячка (ВНК-21), почек эмбриона человека (НЕК293Т), фибробластах эмбриона мыши (МЕF). Уровень накопления патогена при выращивании в клетках МЕЕ при множественности инфицирования 0,1 бляшкообразующих единиц (БОЕ) на клетку через 48 ч культивирования достигает 1х10⁸ БОЕхмл^-1 [6, 16].

При оценке возможности появления энцефалита Росио за пределами эндемичной территории распространения возбудителя необходимо учитывать естественный резервуар и вектор передачи инфекционного агента.

Следует отметить, что для вируса Росио в точности не определены ни эпидемический, ни эпизоотический циклы. Результаты полевых исследований свидетельствуют, что резервуаром вируса Росио в природе являются воробьи Zonotrichia capensis. Характерно, что близкородственный вид колорадские домашние воробьи (Passer domesticus) не могут быть резервуаром возбудителя в силу низкого накопления в них вируса [15]. Практически важное значение имеют сведения о том, что промежуточным резервуаром вируса Росио в населенных пунктах могут быть домашние куры³.

³ Энцефалит Росио. Энцефалит Вессельсброн [Электронный ресурс]. URL: https://meduniver.com/Medical/Microbiology/1539.html MedUniver (дата обращения: 19.02.2021).

Единственным видом комаров, от которых в естественных условиях был выделен вирус Росио, являются комары Psorophora ferox. В полевых исследованиях, проведенных в 1970-1980-е гг., установлено, что в районах возникновения эпидемических вспышек заболевания преобладающими видами были комары Ochleratus scapularis, Ochleratus ser-ratus и различные виды рода Culex. В качестве возможного переносчика рассматривают также комаров Aedes scapularis. Для данных видов показана чувствительность при заражении per os с последующей передачей возбудителя через укус после завершения внутреннего инкубационного периода [15].

C.J. Mitchell и соавт. [15] оценили восприимчивость различных видов комаров к инфицированию вирусом Росио. Установлена возможность заражения с последующей репродукцией вируса в комарах Culex pipiens pipiens (из штата Иллинойс, США) и Culex tarsalis (из штата Аризона, США) в лабораторных условиях. Комары Culex pipiens quinquefasciatus из Аргентины, как и подвиды Culex pipiens из штата Теннесси (США) обладали умеренной чувствительностью; комары Culex nigripalpus ввиду низкой чувствительности не могут служить в качестве эффективного вектора передачи возбудителя.

Комары рода Culex являются эндемичными для многих регионов мира, что свидетельствует о возможности расширения ареала распространения заболевания. Следует отметить, что расширение ареала распространения вируса чикунгунья за счет использования в качестве вектора передачи комаров Aedes albopictus (ареал обитания которых составляет около 40% всей территории суши) стало возможным за счет мутации структурного гликопротеина Е₁ (замена аланина в позиции 226 на валин) [17].

На то, что подобного рода механизм генетической изменчивости является вполне реальным и для вируса Росио, указывают следующие данные. В ходе эпидемиологических исследований, проведенных в 2010-2013 гг. в бассейне реки Амазонки во время эпидемии лихорадки денге, в сыворотках крови 2 больных, которым предварительно был поставлен диагноз "лихорадка денге", была выявлена РНК вируса Росио [18].

В проведенных в том же регионе в 2018 г. эпидемиологических исследованиях фрагменты РНК вируса Росио были выявлены в пуле комаров, принадлежащих главным образом к родам Coquillettidia и Culex [19]. Это указывает на реальный риск расширения ареала заболевания, вызываемого данным возбудителем.

Возможная схема возникновения вспышки, вызванной интродукцией вируса Росио из эндемичного региона, представлена на рисунке.

Схема возможного возникновения эпидемической вспышки энцефалита Росио, вызванной интродукцией возбудителя из эндемичного региона

Ключевым моментом возможности реализации данной схемы является сочетание следующих событий:

■ спонтанное возникновение вследствие генетической изменчивости варианта вируса Росио, для которого высокоэффективными векторами передачи были бы различные виды комаров рода Culex;

■ появление дополнительного резервуара возбудителя в виде перелетных птиц.

Вероятно, что интродукция вирусов Западного Нила и Зика в Новый Свет могла проходить по сходной схеме.

При оценке возможности возникновения вспышки заболеваний, вызванной вирусом Росио, необходимо учитывать то обстоятельство, что, как и для других флавивирусов, являющихся этиологическими агентами вирусных энцефалитов (вирусы японского энцефалита, клещевого энцефалита, Западного Нила) значительная часть населения может вообще не реагировать на инфицирование, в то время как у другой части развивается заболевание с неврологической симптоматикой, которое может закончиться гибелью больного [20].

Основными причинами появления эмерджентных инфекций и расширения ареала распространения их возбудителей являются спонтанное появление вирулентных для человека штаммов вследствие мутационной изменчивости микроорганизмов и изменения в окружающей среде, способствующие трансмиссии инфекционных болезней [6, 7, 21].

Для возбудителей эмерджентных инфекций характерно волнообразное распространение. На первом этапе их выявления, как правило, характерен ограниченный, достаточно медленно расширяющийся регион их распространения. Проникновение известных ранее возбудителей в неэндемичные регионы может привести к вспышкам [7]. Анализ эпидемических вспышек арбовирусных инфекций конца ХХ - начала XXI вв. указывает на наибольший потенциал флавивирусов в качестве их этиологических агентов [8, 20].

При проведении диагностики заболеваний, вызванных флавивирусами, приоритетное место в настоящее время занимает полимеразная цепная реакция с обратной транскрипцией [5]. При выявлении РНК вируса Росио с помощью данного метода целесообразно использовать олигонуклеотидные праймеры, областью гибридизации которых является участок генома, содержащий гены pM и E [9].

Клинические проявления заболевания, вызываемого вирусом Росио, включают лихорадку, недомогание, вялость, рвоту, летаргию, сильную головную боль, головокружение, фотофобию, экстремальную мышечную слабость и выраженные неврологические проявления. Примерно у трети больных развивается кома. В этом случае болезнь быстро прогрессирует и примерно 1/3 больных с проявлениями комы погибали через 5 сут после начала заболевания. Осложнения после перенесенного заболевания - параличи и церебральные дисфункции. При заболевании, вызываемом вирусом Росио, наблюдают достаточно высокий уровень вирусемии в крови (от 1х10⁶ до 1х10⁸ БОЕхмл^-1) [15].

Специфические средства профилактики и лечения в отношении энцефалита Росио не разработаны.

Симптоматическое лечение позволяет снизить уровень летальности до 4%. Примерно у 20% выздоровевших впоследствии наблюдали психоневрологические расстройства [14].

Таким образом, эпидемические вспышки энцефалита Росио в неэндемичных регионах могут привести к тяжелым последствием для здравоохранения. Учитывая вероятность расширения ареала распространения вируса Росио [7], необходима разработка эффективных диагностических тест-систем для выявления и идентификации данного возбудителя.

Литература/References

1. Kuno G., Chang G.J. Full-length sequencing and genomic characterization of Bagaza, Kedougou, and Zika viruses. Arch Virol. 2007; 152 (4): 687-96. DOI: https://doi.org/10.1007/s00705-006-0903-z

2. Medeiros D.B., Nunes M.R., Vasconcelos P.F., Chang G.J., Kuno G. Complete genome characterization of Rocio virus (Flavivirus: Flaviviridae), a Brazilian flavivirus isolated from a fatal case of encephalitis during an epidemic in Sao Paulo state. J Gen Virol. 2007; 88 (8): 2237-46. DOI: https://doi.org/10.1099/vir.0.82883-0

3. ICTV. Virus taxonomy classification and nomenclature of viruses: report of the international committee on taxonomy of viruses. San Diego: Elsevier Academic Press; 2012.

4. Karabatsos N. International Catalogue of Arboviruses, Including Certain Other Viruses of Vertebrates. 3rd ed. San Antonio, Texas: American Society of Tropical Medicine and Hygiene for The Subcommittee on Information Exchange of the American Committee on Arthropod-borne Viruses; 1985: 1147 p.

5. Kuno G., Chang G.J., Tsuchiya K.R., Karabatsos N., Cropp C.B. Phylogeny of the genus Flavivirus. J Virol. 1998; 72 (1): 73-83. DOI: https://doi.org/10.1128/JVI.72.1.73-83.1998

6. de Souza Lopes O., de Abreu Sacchetta L., Coimbra T.L., Pinto G.H., Glasser C.M. Emergence of a new arbovirus disease in Brazil. II. Epidemiologic studies on 1975 epidemic. Am J Epidemiol. 1978; 108 (5): 394-401. DOI: https://doi.org/10.1093/oxfordjournals.aje.a112637

7. Dikid T., Jain S.K., Sharma A., Kumar A., Narain J.P. Emerging and re-emerging arboviral diseases in India: an overview. Indian J Med Res. 2013; 138 (1): 19-31. PMID: 24056553.

8. Pastula D.M., Smith D.E., Beckham J.D., Tyler K.L. Four emerging arboviral diseases in North America: Jamestown Canyon, Powassan, chikungunya, and Zika virus diseases. J Neurovirol. 2016; 22 (3): 257-60. DOI: https://doi.org/10.1007/s13365-016-0428-5

9. Amarilla A.A., Setoh Y.X., Periasamy P., Peng N.Y., et al. Chimeric viruses between Rocio and West Nile: the role for Rocio prM-E proteins in virulence and inhibition of interferon-α/β signaling. Sci Rep. 2017; 7: 44642. DOI: https://doi.org/10.1038/srep44642

10. Straatmann A., Santos-Torres S., Vasconcelos P.F., da Rosa A.P., et al. Serological evidence of the circulation of the Rocio arbovirus (Flaviviridae) in Bahia. Rev Soc Bras Med Trop. 1997; 30 (6): 511-5. DOI: https://doi.org/10.1590/s0037-86821997000600012

11. de Barros V.E., Saggioro F.P., Neder L., de Oliveira Franca R.F., et al. An experimental model of meningoencephalomyelitis by Rocio flavivirus in BALB/c mice: inflammatory response, cytokine production, and histopathology. Am J Trop Med Hyg. 2011; 85 (2): 363-73. DOI: https://doi.org/10.4269/ajtmh.2011.10-0246

12. Amarilla A.A., Santos-Junior N.N., Figueiredo M.L., Luiz J.P., et al. CCR2 plays a protective role in Rocio virus-induced encephalitis by promoting macrophage infiltration into the brain. J Infect Dis. 2019; 219 (12): 2015-25. DOI: https://doi.org/10.1093/infdis/jiz029

13. Chávez J.H., França R.F.O., Oliveir C.J.F., de Aquino M.T.P., et al. Influence of the CCR-5/MIP-1 α axis in the pathogenesis of Rocio virus encephalitis in a mouse model. Am J Trop Med Hyg. 2013; 89 (5): 1013-8. DOI: https://doi.org/10.4269/ajtmh.12-0591

14. Amarilla A.A., Fumagalli M., Figueiredo M.L., Lima-Junior D.S., et al. Ilheus and Saint Louis encephalitis viruses elicit cross-protection against a lethal Rocio virus challenge in mice. PLoS One. 2018; 13 (6): e0199071. DOI: https://doi.org/10.1371/journal.pone.0199071

15. Mitchell C.J., Monath T.P., Cropp C.B. Experimental transmission of Rocio virus by mosquitoes. Am J Trop Med Hyg. 1981; 30 (2): 465-72. DOI: https://doi.org/10.4269/ajtmh.1981.30.465

16. Chesnut M., Muñoz L.S., Harris G., Freeman D., et al. In vitro and in silico models to study mosquito-borne Flavivirus Neuropathogenesis, prevention, and treatment. Front Cell Infect Microbiol. 2019; 9: 223. DOI: https://doi.org/10.3389/fcimb. 2019.00223

17. Wanlapakorn N., Thongmee T., Linsuwanon P., Chattakul P., et al. Chikungunya outbreak in Bueng Kan Province, Thailand, 2013. Emerg Infect Dis. 2014; 20 (8): 1404-6. DOI: https://doi.org/10.3201/eid2008.140481

18. Saivish M.V., da Costa V.G., Rodrigues R.L., Féres V.C.R., et al. Detection of Rocio Virus SPH 34675 during Dengue Epidemics, Brazil, 2011-2013. Emerg Infect Dis. 2020; 26 (4): 797-9. DOI: https://doi.org/10.3201/2604.190487

19. Araújo P.A., Freitas M.O., Chiang J.O., Silva F.A., et al. Investigation about the Occurrence of Transmission Cycles of Arbovirus in the Tropical Forest, Amazon Region. Viruses. 2019; 11 (9): 774. DOI: https://doi.org/10.3390/v11090774

20. Turtle L.M., Griffiths J., Solomon T. Encephalitis caused by flaviviruses. QJM. 2012; 105 (3): 219-23. DOI: https://doi.org/10.1093/qjmed/hcs013

21. Ioos S., Mallet H.P., Goffart H., Gauther V., et al. Current Zika virus epidemiology and recent epidemics. Med Mal Infect. 2014; 44 (7): 302-7. DOI: https://doi.org/10.1016/j.medmal.2014.04.008

22. Petersen L.R., Beard C.B., Visser S.N. Combatting the increasing threat of vector-borne disease in the United States with a national vector-borne disease prevention and control system. Am J Trop Med Hyg. 2019; 100 (2): 242-5. DOI: https://doi.org/10.4269/ajtmh.18-0841

23. Beard C.B., Visser S.N., Petersen L.R. The need for a national strategy to address vector-borne disease threats in the United States. J Med Entomol. 2019; 56 (5): 1199-203. DOI: https://doi.org/10.1093/jme/tjz074