Човешките ротавируси са отговорни за тежка остра диария с дехидратация, свързана с детска смърт в страни с ниски и средни доходи.

човешки

Свързани термини:

  • Ротавирус
  • Генотип
  • Диария
  • Генетичен пресортимент
  • Серотип
  • Ваксинация
  • Ротавирусна ваксина
  • Ротавирусна инфекция

Изтеглете като PDF

За тази страница

Употреба на оризови трици при диария

2.2 Диария, предизвикана от човешки ротавирус

HRV е неразвит, сегментиран, двуверижен РНК вирус, който принадлежи към семейство Reoviridae. Като водеща причина за остър гастроентерит при деца под 5-годишна възраст, HRV претендира за приблизително 500 000 живота всяка година, преди двете ваксини (RotaTeq през 2006 г. и Rotarix през 2008 г.) да станат търговски достъпни и възлиза на около 400 милиона евро в Европа и 1 милиард долара в САЩ в разходите за здравеопазване. 22,23 Поради ниската ефикасност на ваксините в страните с ниски средни доходи, инфекциите с HRV все още са причина за над 200 000 смъртни случая годишно. 24 HRV гастроентеритът се състои от повръщане, диария и дехидратация. Свързаната с HRV диария е резултат от вирусно унищожаване на абсорбиращи ентероцити, исхемия на вилите, чревна секреция, индуцирана от вирусен неструктурен протеин 4, и активиране на ентералната нервна система. 24,25

Gn прасетата са широко използвани за изследване на HRV инфекция и диария. Той има много уникални предимства, които липсват на други модели животни. Първо, хората и прасетата споделят висока хомология в генома и протеома, всеядна диета, аналогична физиология на стомашно-чревния тракт и подобна имунна система. 26-28 Второ, не могат да се прехвърлят майчини антитела през свинята плацента, а Gn прасенцата са лишени от свине на коластра или мляко, като изключват ефекта на майчините антитела върху експериментални изследвания. Трето, свинете Gn развиват диария и отделят вирус във фекалиите след орална инфекция с вирулентен HR щам Wa, както и рекапитулиране на патологичните отличителни белези и имунния отговор на инфекциите на HRV при хората. 29

Ротавирусни ваксини и ваксинация

2.3 Ваксини срещу човешки ротавирус

2.3.1 Ротарикс

Човешката RV ваксина RV1 (Rotarix ®, GSK, наричана още RV1) е най-широко използваната RV ваксина днес. Той е получен от G1P [8] RV изолат в Синсинати, пасиран 33 пъти в клетъчна култура и обозначен 89-12 (Bernstein et al., 1999). Щамът е получен от GSK, клониран (чрез пречистване на плаки) и пасиран още 12 пъти в MRC-5 клетки. В този процес вирусът е загубил остатъчната си реактогенност и обикновено се счита за нереактогенен за хората (Vesikari et al., 2004). Титърът на ваксината, избрана за крайната формулировка, е около 105 PFU/доза, въпреки че вирусът може да бъде отгледан до един log по-висок титър. Rotarix се размножава ефективно при хора, като се характеризира с висока степен на отделяне (60% или дори повече) след първата доза, но не причинява диария (Vesikari et al., 2004).

Rotarix се прилага в две дози. Приемането и имуногенността са отлични (90%) дори след първата доза, когато се прилагат в присъствието на ниско ниво на майчините антитела, като във Финландия. Втората доза при такива обстоятелства не добавя много, но поглъщането се предотвратява от имунитета, предизвикан след първата доза, както се посочва от липсата на отделяне и липса на бустер отговор (Vesikari et al., 2004). Основното изпитване за безопасност и ефикасност за лицензиране е проведено при 60 000 деца в Латинска Америка (Ruiz-Palacios et al., 2006). Освен това, преди лицензирането в Европа, ваксината е била тествана в пет европейски държави и е показала висока ефикасност (Vesikari et al., 2007). През 2004 г. Rotarix е първата нова RV ваксина, лицензирана след оттеглянето на RotaShield.

2.3.2 Други ваксинални щамове срещу човешки вируси

Друга човешка ваксина срещу RV е приготвена от G1P [8] RV изолат във Виетнам и е обозначена като „Rotavin“ (Luan le et al., 2009). Тази ваксина е лицензирана във Виетнам и е предназначена предимно само за местния пазар.

RV3 се основава на неонатален G3P [6] RV щам от Мелбърн. Веро-клетъчно адаптирано производно на щама, наречено RV3-BB, нараства до по-висок титър и е по-имуногенен от оригиналния RV3 (Danchin et al., 2013). Ваксината ще бъде произведена в Индонезия и е подложена на изпитване фаза III.

RV 116E е индийски неонатален щам от генотип G9P [11]. Естественото отслабване на неонаталния щам от модифициран Р-антиген (ген VP4 от говежди произход) се разглежда като предимство при избора на този щам като кандидат-ваксина (Das et al., 1993). Ефикасността на 116Е срещу тежък RVGE в едно проучване в Индия е била около 55% за три дози (Bhandari et al., 2014), а ваксината (Rotavac ®, Bharat Biotech) вече е лицензирана в Индия и се въвежда в Националната Имунизационна програма (NIP) на Индия.

ДЪРЖАВИ НА БОЛЕСТИТЕ И ВАКСИНИ: ИЗБРАНИ СЛУЧАИ

ЖОЗЕФ С. БРЕЗИ,. ЙОН ГЕНЧ, във Ваксинната книга, 2003 г.

IV. ВИРУЛОГИЯ

Човешките ротавируси са открити за първи път чрез имунна електронна микроскопия от Bishop и колеги през 1972 г. като частици с форма на колело в съдържанието на червата при бебета с тежък гастроентерит [6]. Ротавирусите са с диаметър 100 nm и са структурирани като трислойни частици, с външен капсид, вътрешен капсид и сърцевина [20] и принадлежат към семейство Reoviridae. Геномът се състои от 11 сегмента от двуверижна РНК, които кодират 6 структурни протеина (VP1 – VP4, VP6, VP7) и 6 неструктурни протеина (NSP1 – NSP6). VP6, най-разпространеният протеин, определя антигенната група на ротавируса и е протеинът, към който е насочена общата имунна диагностика. Двата протеина, които съдържат външния капсид, VP7 (гликопротеин или G протеин) и VP4 (протеазно-разцепен протеин или P протеин), са основните антигени, към които са насочени неутрализиращите антитела, и така те са потенциално важни цели за ваксините.

Съвременните методи за класифициране на ротавирусни щамове се основават на техните G и P типове [22]. Тъй като гените, кодиращи тези два протеина, се разделят независимо, е приета система за типизиране, която отчита спецификите на VP7 (G) и VP4 (P). G-типовете обикновено се определят чрез ензимен имуноанализ (EIA), като се използват специфични за типа моноклонални антитела за преобладаващи серотипове (обикновено G1-G4) и вероятно за други щамове в зависимост от предишни местни данни [49]. Алтернативно, обратната транскриптазна полимеразна верижна реакция (RT-PCR) и хибридизацията се използват все по-често за генотип на ротавирусни щамове [22], тъй като те са чувствителни и специфични и могат да се използват, когато не са налични реагенти за специфични за типа имуноанализи. Видовете Р се определят чрез RT-PCR и хибридизация или секвениране, тъй като имуноанализите, включващи моноклонални антитела, не са широко достъпни [21].

Ротавирус

Епидемиология на ротавируса

Тежката човешка ротавирусна болест се среща най-често между 6 и 24-месечна възраст (Kapikian and Chanock, 1990; Rodriguez et al., 1987; Ward et al., 1991), но възрастта може да бъде по-ниска в по-слабо развитите страни (Haffejee и Moosa, 1990; Raul Velazquez et al., 1993). Неонаталните ротавирусни инфекции, които често са асимптоматични, са често срещани и изглеждат ендемични в някои новородени детски ясли (Bishop et al., 1983; Perez-Schael et al., 1984). Асимптоматичният характер на неонаталните ротавирусни инфекции може да се дължи поне отчасти на защитата от трансплацентарно антитяло, което може да продължи през първите месеци от живота (Bernstein et al., 1990). Съобщава се, че появата на ротавирусна болест при кърмачета съвпада с намаляването на майчините IgG антитела (Zheng et al., 1989).

По-големите деца и възрастни, включително пациенти в напреднала възраст, са податливи на реинфекции с ротавирус, който може да причини леко, но рядко тежко заболяване (Nakajima et al., 2001; Griffin et al., 2002; Marshall et al., 2003; Iijima et al., 2006). Намалената тежест на ротавирусното заболяване при по-големи деца и възрастни се дължи главно на имунитета, предизвикан от предишни ротавирусни инфекции.

Както при другите респираторни и ентерични вируси, отчетлива сезонност се свързва с ротавирусна болест (Estes and Kapikian, 2007; Cook et al., 1990; Haffejee, 1995; Kapikian et al., 1974; Turcios et al., 2006). Тази сезонност е особено очевидна в умерения климат, където ротавирусите са отговорни за голямото увеличение на хоспитализациите и смъртните случаи поради диарийни заболявания, открити през зимния сезон (Parashar et al., 1998). Сезонността на ротавирусната болест е по-малко очевидна в тропическия климат, но болестта все още е по-разпространена през по-сухите и по-хладни месеци (Haffejee, 1995). Причината за сезонността на ротавирусната болест остава неизвестна.

Ротавирусна ваксина

Плацебо-контролирани проучвания

Жива орална човешка ротавирусна ваксина 89-12 е оценена при 213 новородени в САЩ в рандомизирано, плацебо-контролирано, двойно-сляпо, многоцентрово проучване [9]. Кърмачетата са получили две дози ваксина или плацебо и са били проследявани през един ротавирусен сезон. Имаше имунен отговор към ваксината при 94,4% от ваксинираните, а ефикасността на ваксината беше 89%. Нежеланите реакции са леки. Нискостепенната треска след първата доза е единствената нежелана реакция, която е значително по-честа при ваксината, отколкото при плацебо.

Ротавирусни инфекции

Болестта, патогенезата и имунитетът

Факторите, които определят вирулентността, изглеждат многобройни и зависят както от вирусни елементи, така и от гостоприемници: проучвания, използващи преасорти, идентифицират NSP1, VP4, VP3, VP7, NSP4, VP6, NSP2 и NSP3 като протеини, засягащи вирусна вирулентност. 4 В проучване в Мексико тежестта на свързаната с ротавирус диария е свързана с различни Р серотипове, а не с G серотипове. 33 Изследванията на вирулентността при хора са объркани от различни фактори, включително, но не само, хетерогенност в имунния статус (както пасивен, така и активен) на засегнатите деца.

Тежестта на заболяването зависи от възрастта и пиковата честота на ротавирусни заболявания при деца е между 2 месеца и 2 години и се среща на по-ниска възраст в развиващите се страни. 34 Ротавирусната инфекция често е безсимптомна при новородените, което предполага или инфекция със специфични атенюирани щамове по време на неонаталния период, и/или защитни имунни ефекти на майката. 35,36 При възрастни инфекцията обикновено протича безсимптомно, вероятно поради придобит имунитет, но болестта се наблюдава понякога при възрастни хора и при възрастни, които се грижат за болни деца. 37,38

Клиничните характеристики на ротавирусното заболяване не се различават поотделно от други чревни инфекции и не позволяват поставяне на диагноза само въз основа на физически преглед и анамнеза. 4 По принцип обаче ротавирусната диария и дехидратацията са по-тежки от заболяванията, причинени от другите ентерични патогени. Обикновено индуцираната от ротавирус диария е водниста, трае приблизително 5 дни, предшества се от внезапно започване на повръщане и често е придружена от значителна температура и дехидратация. 39 Инкубационният период на ротавируса се оценява на по-малко от 48 часа. Вирусната екскреция с изпражненията продължава 10 дни при повечето деца и до 57 дни в малки подгрупи, особено когато се оценява чрез PCR-базирани анализи. 40

Въпреки че при всички видове, изследвани до момента, ротавирусната инфекция изглежда силно ограничена до зрелите клетки на върха на тънките черва, има все повече доказателства за извънчревно разпространение и репликация на вируса и виремия при хора и други различни видове. 10,41,42 Ролята, която играе разпространението на екстраинтестинален ротавирус като причина за често повишената температура или във фатални случаи, е неясна. 43 Съобщени са припадъци във връзка с ротавирусна инфекция и вирусът е открит в проби от цереброспинална течност чрез PCR. 44 Електролитни аномалии и треска, свързани с инфекция, също могат да обяснят някои от припадъците и понастоящем не може да се направи твърдо заключение относно механизма на припадъците.

Много вродени механизми участват в защитата на гостоприемника срещу ротавирус: при мишки е показана зависима от възрастта стомашна инактивация на хетероложен ротавирус. 45 Чревните муцини, както и някои цитокини и хемокини също са предложени като вродени чревни фактори, които могат да играят роля в модулирането на ротавирусна инфекция. 28 Трябва да се отбележи, че ротавирусът NSP1 разгражда регулаторния фактор на интерферона (IRF) 3, 5 и 7, 46,47, а мишките с дефицит на интерферон, сигнализиращи, са податливи на фатално системно заболяване след перорално приложение на някои ротавирусни щамове. Следователно изглежда вероятно интерферонът да играе роля в модулирането на острата ротавирусна инфекция.

Доказано е, че придобитата имунна система е решаваща за елиминирането на ротавирусна инфекция, тъй като имунодефицитните мишки и деца не разрешават първичната инфекция и се заразяват хронично. 10 Проучвания върху мишки показват, че както антителата, така и цитотоксичните Т-клетки могат да посредничат за вирусен клирънс и защита от реинфекция с ротавирус. Цитотоксичните Т лимфоцити вероятно са първоначалният ефекторен механизъм, който медиира вирусния клирънс, докато антителата са основният механизъм за защита от реинфекция. 49

Наблюдението, че децата, заразени с ротавирус като новородени, по-късно са били защитени срещу тежка ротавирусна болест, 35 и фактът, че при животински модели първичната инфекция предпазва от реинфекция, показва, че ваксинацията срещу ротавирус е осъществима. Естествената ротавирусна инфекция може да предпази от реинфекция: повтарящите се епизоди на ротавирусна болест са по-малко тежки от първия епизод, един епизод на ротавирусна инфекция има защитна ефективност от 77% срещу индуцирана от ротавирус диария и две инфекции, симптоматични или асимптоматични, напълно защитени срещу умерено до тежко заболяване от всеки серотип. 50

Гнотобиотичен модел за новородени свине на ротавирусни инфекции и болести

А.Н. Власова,. L.J.Saif, във Вирусен гастроентерит, 2016

1.4.2 VAD ефекти върху адаптивните имунни отговори

Нашият модел на Gn свиня VAD демонстрира, че намалената защита срещу предизвикателство за HRV съвпада със значително по-високи честоти на CD8 Т-клетки в кръвта и чревните тъкани, по-високи провоспалителни (IL12) и 2-3 пъти по-ниски противовъзпалителни (IL10) цитокини в VAD в сравнение с VAS контролни свине. Подобно на нашето проучване, по-ниски честоти на CD4 Т клетки и повишени честоти на CD8 Т клетки в чревни тъкани и далак са докладвани при VAD модели на мишки и плъхове (Duriancik et al., 2010; Bjersing et al., 2002). Ваксинираните с AttHRV прасета имат значително по-висок серумен IL12 (PID2) и IFNγ (PID6) в сравнение с ваксинираните VAS групи, което предполага по-високи Th1 отговори при условия на VAD (Chattha et al., 2013a). Освен това регулаторните Т-клетъчни отговори бяха компрометирани при VAD прасета (Chattha et al., 2013a).

Ваксинираните VAD прасета са имали по-ниски серумни IgA HRV Ab титри и значително по-ниски чревни IgA ASCs postchallenge, което предполага по-ниски анамнестични отговори. Освен това, VAS прасенца са имали по-високи честоти на В клетки в дванадесетопръстника след предизвикване, което предполага ефективно насочване на активирани В клетки към ефекторни места в лигавицата на червата.

В заключение експерименталният VAD при новородени Gn прасета доведе до вродена свръхактивност на имунната система, което предполага, че една от основните функции на витамин А е поддържането на имунорегулаторния профил в червата и в системните имунни сайтове. Честотите на CD103 + DC са значително намалени при прасенца VAD, което предполага тяхната критична роля в ефективния имунен отговор на HRV. Нарушените специфични за ваксината чревни Ab отговори и намалените имунорегулиращи цитокинови отговори съвпаднаха с намалена защитна ефикасност на ваксината AttHRV срещу вирулентно предизвикателство на HRV при прасенца VAD. И накрая, висока доза витамин А едновременно с ваксината AttHRV не компенсира ефектите на VAD или действа като адювант за ваксината AttHRV, което вероятно показва необходимост от майчински, по-дълги или по-високи нива на постнатална добавка на витамин А.

Вируси, свързани с хранителни инфекции

Хелън О’Шей,. Роуз Фицджералд, в Референтен модул в Науките за живота, 2019

Трансмисия, замесени храни, симптоми на заболяването и клинична картина

Предаването на ротавирус е предимно фекално-орално. При хората ротавирусите са повсеместни, като 95% от децата по света са заразени на възраст от три до пет години. При кърмачета, преди въвеждането на ротавирусни ваксини, RVAs могат да бъдат открити в до 50% –60% от всички детски хоспитализации поради остър гастроентерит всяка година, се очаква да причинят 138 милиона случая на гастроентерит годишно и 527 000 смъртни случая при деца Bishop и сътр., 1973; Веласкес и др., 1996); такива реинфекции обаче са важни за повишаване на имунитета и поддържане на дългосрочна защита от ротавирусна болест.

Вирусни повърхностни гликопротеини при разпознаване на въглехидрати

Джефри С. Дайсън, Марк фон Ицщайн, в Микробна гликобиология, 2010

5.2. Бъдещи посоки

Познаването на мястото на свързване и лиганда за протеина VP8 * от човешки ротавирусни щамове предоставя вълнуващи възможности за проектиране на инхибитори, за да се предотврати навлизането и инфекцията на вируса. Например, използването на методи за изчислителна химия при изследване на наличните структурни данни в комбинация с други техники, като ЯМР спектроскопия, ще бъде безценно за повишаване на ролята на въглехидратите в жизнения цикъл на ротавируса.

ИЗСЛЕДВАТЕЛНА ФОКУСНА КУТИЯ

Идентифицирането на инхибиторите на сиалидазата на грипния вирус от следващо поколение е необходимо, за да замени съществуващите лекарства, когато се развие резистентност.

Разбирането на процесите на разпознаване на въглехидрати, свързани с вируса на денга и ротавирусната инфекция, е необходимо, за да се даде възможност за разработването на полезни химиотерапевтични агенти.

Систематичното изследване на явленията за разпознаване на въглехидрати-гостоприемник би значително подобрило полето.