Ентеровируси – проблеми и перспективи

Резюме

Ентеровирусните инфекции са широко разпространени в човешката популация. Предизвикват основно леко протичащи гастроинтестинални и респираторни заболявания. В последните години, след значително намаляване случаите на полиомиелит (детски паралич) в световен мащаб, нараства броят на ентеровирусите, способни да предизвикват неврологични симптоми. Тези вируси трябва да се считат новопоявяващи се патогени със значима важност за общественото здраве.

Ентеровирусите се отнасят към вирусно семейство Picornaviridae, род Enterovirus. Преимуществено поразяват чревния тракт с развитие на остра диария, както и респираторни инфекции. Някои видове и серологични типове преодоляват чревната бариера през лимфожлезния апарат на тънките черва, преминават в кръвния ток (виремия), размножават се в клетките на ретикулоендотелната система и поразяват сърдечния мускул (миокардити) и периферните тъкани и органи – кожа, лигавици, мускули. С помощта на циркулиращи имунни клетки, които служат като „Троянски кон“, навлизат в централната нервна система.

В други случаи през мускулите и невромускулните връзки навлизат в мотоневронит, седалищните нерви, гръбначния стълб и от там евентуално атакуват мозъка. Различните ентеровируси употребяват различни стратегии за навлизане в централната нервна система (ЦНС) и причиняват менингити, енцефалити, парези, вяли парализи. Тези вируси са значими патогени при човека и продължават да са обект на интензивни клинични и епидемиологични проучвания поради грешки по време на геномната репликация, които променят техния невротропизъм. Често се наблюдават и рекомбинации между ентеровирусите, които повишават генетичните отклонения. Генетичната гъвкавост позволява широко разпространение на епидемични взривове и спорадични случаи на заболявания[1].

Класификация
Ентеровирусите се отнасят към семейство (Fаmily) Picornavirudae, род (Genus) Enterovirus. Наименованието на семейството се формира от термините „pico“ (малък) и РНК (RNA) поради малкия размер и типа вирусен геном. Ентеровирусите са генетично свързана, но високо хетерогенна група вируси и като асоциация със заболяванията, които предизвикват и като антигенна характеристика. Според последната класификация родът Enterovirus включва 15 вида (species) – (Enterovirus A–L) и три вида Rhinovirus (A–C), включващи 169 риновируси. Установени са над 100 ентеровирусни серотипове, които инфектират хората. В различните серотипове съществуват антигенни варианти. Човешките ентеровируси принадлежат към четири вида (от А до D). Полиомиелит (polio) предизвикват три щама, отнесени към species C ентеровируси. Останалите са именувани като non-polio ентеровируси и включват 21 типа коксаки вируси (Coxsackievirus A, 6 типа Coxsackievirus B), 28 типа Echoviris (Enteric Cytopathic Human Orphan) или еховируси. Новоизолираните ентеровируси след 1967 г. са означени със съответни номера (EV-D68, EV-B69, EV-D70, EV-A71). Всички новоидентифицирани ентеровируси получават последващи номера[2,3].

Морфология и структура
Представителите на род Enterovirus са малки (25-30 nm), просто устроени РНК-съдържащи вируси. Вирусната РНК e инфекциозна едноверижна линейна позитивна (++ SS) молекула, около 7.5-8 kb (около 7400 нуклеотида) и представлява една отворена рамка за четене (ORF). Вирусната РНК е обвита в обвивка (капсид), състоящ се от 60 малки структурни субединици (протомери, капсомери). Капсомерите са просто устроени и всеки от тях съдържа по едно копие от четири вирусни структурни протеина (VP1-VP4). Капсомерите са подредени в кубичен тип на симетрия, така че оформят двадесето­стен (икосаедър). Ентеровирусите не съдържат допълнителна липопротеинова обвивка, което ги прави устойчиви на действието на всички дезинфектанти, съдържащи алкохол и други липоразтворители. VP1 е главен антигенен сайт и индуцира вирус-неутрализиращи антитела.

Репликация
Репликативният цикъл на ентеровирусите е кратък, с продължителност 7-10 часа, което води до бързо развитие на болестната клинична картина след заразяване. Те са цитолитични вируси. Репликацията се осъществява в цитоплазмата на заразената клетка. Вирионът се свързва със специфични клетъчни рецептори върху клетъчната мембрана. Идентифицирани са множество клетъчни рецептори, като сиалинизирани гликани (sialilated N-glicans), P-селектин гликопротеин-1 (PSGL), хепаран сулфат протео­гликани, анексин-2 (AnX2), гликопротеинов рецептор B2 (SCARB2), както и прикрепващи фактори, които задържат вируса върху клетъчната повърхност и улесняват навлизането в клетката[4,5] с помощта на ендоцитоза. Веднъж попаднал в клетъчната цитоплазма, той се освобождава от капсидната обвивка и вирусната РНК се насочва за транслиране на клетъчните рибозоми като месенджер (информационна) РНК (mRNA).

За целта вирусната РНК е ограничена в 5I края (5I UTR) от високоструктурен нетранслируем регион и кръстовище, последвано от вътрешно входно място за свързване с рибозомите (IRES), като ги подготвя за РНК транслацията. В този смисъл РНК играе роля на информационна РНК. Информационната РНК „превежда“ (транслира) генетичната информация в гигантски полипептид. С помощта на вирусни ензимни протеази този полипептид се разцепва и се формират капсидните протеини (VP1-VP4) на вирусното потомство, както и некапсидни протеини, вкл. вирусната РНК-полимераза. Последната инициира синтезата на дъщерни РНКи, които влизат в състава на новите вирусни частици. Следва обвиване на вирусните РНКи с капсидни протеини (сборка) в цитоплазмата на поразяната клетка. Освобождаването на новите вируси става чрез лизис и смърт на заразената клетка (цитолитични вируси)[6,7].

Патогенеза на заболяванията
Ентеровирусите проникват в човешкия организъм през устата или горните дихателни пътища (ГДП) и белите дробове. Размножават се във високи титри в епителните и лимфоидни клетки на орофаринкса и тънкото черво (илеума). Използват CD 155 рецептор за адхезия. Някои видове и серологични типове преодоляват чревната бариера през лимфожлезния апарат на тънките черва, преминават в кръвния ток (виремия), размножават се в клетките на ретикулоендотелната система (РЕС), използвайки множество различни клетъчни рецепторни молекули и поразяват сърдечния мускул (миокардити) и периферните тъкани и органи – кожа, лигавици, мускули. През нервно-мускулните връзки навлизат в мотоневроните и достигат седалищните нерви, навлизат в гръбначния стълб и от там евентуално атакуват мозъка. Различните ентеровируси употребяват различни стратегии за навлизане в ЦНС и причиняват менингити, енцефалити, парези, вяли парализи.

Епидемиология
Ентеровирусите са едни от най-устойчивите във външна среда. Поради отсъствие на външна липопротеинова обвивка не се инактивират от действието на липоразтворители (алкохоли, етер, натриев дезоксихолат) и са киселинноустойчиви, което позволява преодоляване на стомашната бариера. Запазват до 10% от своята инфекциозност 20-26 дни през зимата и 1.5 дни през лятото във фекалии, хранителни продукти (плодове, зеленчуци, млечни и месни продукти), питейна вода, канални води, сладководни басейни, морска вода, почва. Издържат около 1 година при 40°С. В замразено състояние се съхраняват с години. При 50°С се разрушават за 30 минути, при 100°С – за 1 минута. Чувствителни са на въздействието на хлорни препарати. Загиват при суха стерилизация, автоклавиране, йонизираща радиация. Резервоар и източник на инфекцията е човек – болен или вирусоносител. Заразността е най-висока в първите дни на инфекцията, но може да продължи седмици, дори 2-3 месеца. Механизмите на предаване са предимно фекално-орален в области с лоши санитарни условия и предимно с респираторните секрети – в области с високи хигиенни стандарти. Факторите на предаване са контаминираните с фекалии недобре измити зеленчуци, други недобре съхранявани храни, мръсните ръце, играчки, водните басейни. Инфекциите в страните с умерен климат се срещат през цялата година. Заболеваемостта се повишава в късна пролет, лято и началото на есента. Най-често боледуват малките деца (под 5-годишна възраст). Срещат се спорадични случаи, локални епидемични взривове предимно в детски колективи, както и големи епидемии.

Клинична картина
Ентеровирусите предизвикват често разпространени респираторни инфекции и гастроинтестинални разстройства с диария, болки в корема, температура и обикновено имат доброкачествен изход. Респираторните инфекции също са леки, но могат да протичат и като бронхити и/или интерстициална пневмония. Описани са и други симптомокомплекси като епидемична плевродиния (болки в гръдните мускули и плевра), херпангина със или без обрив по тялото, болест „ръка, крак, уста“, хеморагични конюнктивити. Поради множествените клетъчни рецепторни молекули и допълнителни фактори, които използват за адхезия, ентеровирусите засягат различни органи. В много случаи се наблюдават обриви по лицето, крайниците, гръдния кош. Обривите по характеристика могат да бъдат макулопапулозен, морбилиформен, по-рядко петехиален или везикулозен, и много рядко – хеморагичен. Някои типове предизвикват полиомиелит (детски паралич), асептичен менингит, миоперикардит, вяли парези и парализи, енцефалит или менингоенцефалит. Описани са ентеровирусни миокардити (myocarditis neonatorum) и сепсис (sepsis neonatorum) на новороденото. Тези неонатални инфекции протичат със сепсис, висока температура, летаргия, дисеминирана вътресъдова коагулация и засягане на множество органи. Доказан причинител най-често е коксаки В вирус (CV-B1)[8].

По-важни ентеровирусни заболявания и техните причинители

Полиомиелит
Заболяването полиомиелит (детски паралич) е известно още от древността. За първи път през 1890 г. шведският педиатър Karl Oskar Medin предполага инфекциозната природа на заболяването полиомиелит (детски паралич) поради епидемичното разпространение при деца под 5-годишна възраст. През 1909 г. Ландщайнер и Попер доказват неговата вирусна етиология. През 1949 г. Ендерс и сътрудници първи изолират вируса върху клетъчни култури. Полиомиелит предизвиква три антигенни типа полиомиелтни вируси, наречени по-късно „диви“ (wild). Тип 1 (WC-VP1) – Brunchilda и Mahoney щамове, тип 2 (WC-VP2 ) – Lansing и MEF-1 щамове, тип 3 (WC-VP-3) – Leon и Saukett щамове, наименувани според мястото или източника на изолация. Заболяването е острозаразно. Полиомиелитните вируси използват ретрограден аксонален транспорт за навлизане в ЦНС. След виремия дисеминират периферните тъкани и мускули.

Чрез невро-мускулните връзки навлизат в мотоневроните, предизвикват възпалителни изменения в сивото вещество, предимно в лумбалната част на гръбначния мозък и вяли атрофични парализи. Вирусите могат да засегнат ядрата на n. facialis (понтинна форма) с развитие на парализа. Булбарната форма е с много лоша прогноза и летален изход поради засягане на IX и X черепно-мозъчни нерви. В повечето случаи протича в абортивна форма без засягане на ЦНС. Непаралитичните форми могат да протичат като серозен менингит с пълно оздравяване. Паралитичните форми се срещат в около 1% от заразените деца и водят до трайна инвалидизация. До края на 19-ти век заболяването се регистрира под формата на епидемии в цял свят.

В средата на 20-ти век учените стигат до изработване на ваксина. През 1988 г. СЗО поема курс за ерадикация на полиомиелита до 2000 г. с помощта на перорална жива ваксина[9,10]. В резултат на тези усилия в последните години беше направен значителен прогрес за намаляване и прекъсване разпро­странението на дивите полиомиелитни щамове (С-WVP 1-3). До 1999 г. дивият щам тип 2 (WPV2) беше изваден от циркулация, а до 2012 г. паралитични форми, предизвикани от дивия щам 3 (WPV3), не се откриват. Ликвидирани са огнищата в Индия[11].

Остава предизвикателството в Афганистан, Пакистан и Нигерия. В Афганистан причините за продължаващото разпространение са ограничени здравни грижи, бедност, религиозни рестрикции[1,12,13]. Все пак пълната ерадикация не е постигната до 2022 г. В България най-висока заболеваемост е регистрирана през 1947 г. След въвеждане на масовата имунизация през 1959 г. епидемичното разпространение на заболяването е преустановено. По-късно са регистрирани два епидемични взрива – през 1991 г. поради внос на див щам полиовирус 1 от Таджикистан, и през 2001 г. поради внос на див щам полиовирус 1 от Индия. Засегнати са предимно неимунизирани лица. Полио­миелитните ваксини са два типа: жива атенюирана перорална на Алберт Сейбин (OPV, Oral Polio Vaccine) – моно-, би- и тривалентна, и убита – на Джонас Солк (IPV, Inactivated Polio Vaccine), тривалентна[14]. В хода на ваксинацията са регистрирани случаи на постваксинални неврологични усложнения при известен процент от децата.

Една от причините е дългото излъчване на вирусите на Себин в някои случаи след ваксинация. Постепенно възникват ваксиноподобни изолати и ваксино-дериватни полиовируси, вероятно и поради ниското ваксинационно покритие или неадекватен имунен отговор при част от ваксинираните. В България последните регистрирани случаи са през 2006 г.[15,16], след което през 2007 г. се въвежда масова имунизация с ваксината на Солк.

Ентеровируси, предизвикващи non-polio заболявания
Болестта ръка-крак-уста е заболяване с доказана ентеровирусна етиология още през 1956 г.[17]. Множество ентеровируси могат да бъдат причинители, но много често това са представители на EV-A – Coxsackievirus A6 и A16, Enterovirus 71 (EV-A71). Заболяването се характеризира се с везикулозни ерупции и язвички по устата, макуло-папулозни и петехиални лезии по дисталния отдел на крайниците (ходила и длани), билатерално разпространени. Основни причинители се считат Coxsackievirusес, но епидемични взривове от EVA-71 до 1968 г. също са описани. След серия от епидемии в азиатския пасифик между 1997 и 2010 г. се говори за потенциалната му роля в целия свят[18]. Някои азиатски страни, включително Китай, установяват усложнения като енцефалити и некардиогенен белодробен оток, неврологични и невропсихиатрични последици. Описани са и смъртни случаи[19]. В САЩ, Финландия и други европейски страни, включително България, основни причинители се считат Coxsackievirus A16, Coxsackievirus A6, но не е изключен и Enterovirus 71 (EV-A71). Заболяването ръка-крак-уста може да възникне спорадично, да обхване затворени детски колективи с регистриране на ограничени взривове, но обикновено протича доброкачествено в рамките на 3-5 дни[20].

Неврологични манифестации на ентеровирусните инфекции
Множество ентеровируси предизвикват тежки и потенциално смъртоносни неврологични заболявания като асептичен менингит, енцефалит, менингоенцефалит, остри вяли парализи, остри вяли миелити. В последните години ентеровирусните инфекции се свързват с развитие на неврологични последици години след остро заболяване като пост-полио синдром и Гилен-Баре синдром[21]. Ентеровирус асоциираните менингити и енцефалити предизвикват коксаки вирусите А2, А9, В5, еховирусите 6, 9, 11, 30. В литературата е описана ролята на други коксаки вируси (С5, А7, А16, В2, В3, В4) и еховируси (14, 16, 25, 31) като причинители на менингити, докато CV (A2, B1), Echovirus (4, 5, 17, 19, 21) и EV (71, 75, 76, 89) – предимно на енцефалити[22]. През 1975 г. в България е регистрирана епидемия от заболявания на ЦНС, наподобяващи полиомиелит, асептичен менингит, менингоенцефалит и в някои случаи – енцефаломиокардит. Регистрирани са 44 смъртни изхода. Установен е етиологичният агент – EV 71[23]. Ентеровирус 71 поразява продълговатия мозък, понса, малкия мозък, костен мозък, таламус. Астроцитите в глията играят важна роля за размножаването на ентеровирусите и бързата прогресия в ЦНС, водеща до развитието на неврологични усложнения.

След 2014 г. е установен подвид на острите вяли парализи, предизвикани от полиомиелитните вируси, известен като остър вял миелит, проявяващ се със слабост на крайниците около една седмица след респираторен синдром. Откриват се лезии в участъци от сивото вещество на гръбначния мозък, като се засяга поне един прешлен. В резултат от възпалителния процес се получава загуба на моторните неврони[24]. Най-често срещани етиологични агенти са EV-D68, EV-A71, EV-D70, EV-B93, EV-D94 и еховируси 33 и 11[25-27]. Ентеровирус (EV-C105, C109, C-116) също влизат в статистиката като причинители за Европа и Африка[28].
В последните години се обръща внимание на хроничните неврологични заболявания, асоциирани с ентеровирусни инфекции предвид невротропизма на тези вируси. Добре известен е пос
-полиомиелитния синдром, протичащ с мускулна слабост и атрофия на крайниците, развиващ се десетилетия след тежка инфекция. Подобен синдром е доказан десетилетия след тежка EV-D70 инфекция[29]. Следователно полиовирусите може да не са единствени причинители на това заболяване. Допуска се случаите на синдром на Гилен-Баре, характеризиращ се с възпалителни изменения в миелиновата обвивка, да се увеличават след взривове, предизвикани от EV-D71 инфекция и след преболедуване от болест ръка-крак-уста[30].

Заключение
Голям брой ентеровируси са свързани със застрашаващи живота неврологични заболявания, включително енцефалити, менингити и атрофичен вял миелит. Заболеваемостта и смъртността, свързани с новите ентеровируси, демонстрират неотложна необходимост от откриване на ефективно антивирусно лечение на тези вирусни инфекции, както и на ваксина срещу ентеровирус 71 (EV-A71).

книгопис:
1. Debra Lugo, Paul Krogstad (2016). Enteroviruses in the Early 21st Century: New Manifestations and Challenger. Curr Opin Pediatr; 28 (1):107¬-113. Doi:10.1097/MOP.0000000000000303.
2. Simmonds P, Gorbalenya AE, Harvala H, Hovi T, Knowles NJ, Lindberg AM et al. (2020). Recommendations for the nomenclature of enteroviruses and rhinoviruses. Arch. Virol, 165, 793-797. doi: 10.1007/s00705-019-04520-6.
3. Virus Taxonmy:2020. Release. EC52. Online meeting October 2020. Ratification March 2021 (MSL#36).
4. Yang B, Chuang H, Yang KD (2009). Syalilated glycans as receptor and inhibitor of enterovirus 71 infection to DLD intestinal cells. Virol. J, 6, 141.
5. Nilson EC, Jamshidi F, Johansson SM, Oberste MS, Arnberg N (2008). Sialic acid is a cellular receptor for coxackievirus A 24 variant, an emerging virus with pandemic potential. J. Virol., 82: 3061-3068.10.1128/JVI.02470-07.
6. Fitgerald KD, Semler BL (2009). Bringing IRES elements in mRNAs to the eucariotic translation apparatus. Biochem. Biophys. Acta 1798, 518-528, doi: 10. 1016/ jbbagrm. 2009.07.004.
7. Shao-Hua Wang, Kuan Wang, Ke Zhao, Shu-Cheng Hua, Juan Du (2020). The structure, Function and Mechanisms of Action of Enterovirus Non-structural Protein. Front. Microbiol / Virol. https://Doi.org/10.3389/fmicb.2020.615965.
8. Centers of Disease C, Prevention. Nonpolio enterovirus and human parechovirus surveillance – United States, 2006-2008. MMWR Morb Mortal Wky Rep 2010; 59:1577-1580. (PubMed:21150865)
9. WHO Poliomyelitis. Online at: http://www.who.int/topics poliomyelitis/en. Accessed 11 Aug 2016.
10. Global Polio Eradication Iniciative. Wild Poliovirus Weekly Updata. Sept 8, 2000. Available at http://www. Polioeradication.org/casecount.asp.
11. Wassilak SG, Oberste MS, Tangermann RH et al, Progress toward global interruption of wild poliovirus transmission, 2010-2013, and tracking the challenger to complete eradication (2014). J Infect Dis 210 (Suppl 1): S 5-15. (PubMed: 25316873).
12. Simpson DM, Sadr-Azdi N,Mashal T et al (2014). Polio eradication initiative in Afganistan, 1997-2013. J Infect Dis, 210(suppl 1): S162-172. (PibMed:25316832).
13. Micael CA, Ogbuanu IU, Storm AD et al (2014). An assessment of the reasons for oral poliovirus vaccine refusals in northern Nigeria. J Infect Dis 210 (Suppl 1): S125-130 (PubMed:25316826).
14. Sabin AB, Boulger LR (1973). History of Sabin attenuated poliovirus oral life vaccine strains//J Biol stand 1. Doi:10.1016/0092-1157 (73) 90048-6.c.115-118.
15. Korsun N, Kojouharova M, Vladimirova N, Fiore L (2009). Three cases of paralytic poliomyelitis associated with type 3 vaccine poliovirus strains in Bulgaria. J Med Virol; 81:1661-1667.
16. Гломб ЛН, Георгиева И, Стоянова А (2020). Полиомиелит. Близо ли е ерадикацията? МЕД ИНФО, бр.1.
17. Enders JF (1956). Observation on certain viruses causing exanthematous disease in man. Am J Med Sci 231:622-637 (PubMed: 13313545).
18. Ma E, Chan KC, Cheng P et al (2010). The enterovirus 71 epidemic in 2008-public health implications for Hong Kong. Int J Infect Dis; 14:e775-780 (PubMed:20599410)
19. Xing W, Liao Q, Viboud C et al (2014). Hand, foot, and mouth disease in China, 2008-12: an epidemiological study. Lancet Infect Dis; 14: 308-3018 (PubMed:24485991).
20. Bian L, Wang Y, Yao X et al (2015). Coxsackie virus A6: a new emerging pathogen causing hand, food and mouth disease outbreaks worldwide Expert Rev Anti Infect Ther; 13:1061-1071 (PubMed 26112307).
21. Ooi, MH, Wong SC, Lewthwaite P, et al (2010). Clinical features, diagnosis, and management of enterovirus 71. Lancet Neurol 9:1097-1105 doi:1016/S1474-4422(10)70209-X.
22. Pons-Salort M, Parker EP, Grassly NC (2015), The epidemiology of non-polio enteroviruses: recent advances and outstanding questions. Curr Opin Infect Dis 28:479-487 doi:10.1097/QCO.0000000000000187.
23. Melnik JL, Schmidt NJ,, Mirkovic RR, Chumakov MP et al (1980). Identification of Bulgarian strain 258 of enterovirus 71. Intervirology 12(6):297-302. doi:10.1159/000149088.
24. Majer A. McGreevy, Booth TF (2020). Molecular pathogenicity of enteroviruses causing neurological disease. Frontiers of Microbiology; 11:1-22.
25. Gilsdorf JR (2019). Acute flaccid myelitis: lessons from polio. J Pediatr Infect Dis. Soc. 8, 550-553, doi 10.1093/jpids/piz017.
26. Lopez A, Lee A, Guo A et al (2019). Vital signs: Surveilance for acute flaccid myelitis -United States, 2018. MMWR Morb. Mortal. Wkly. Rep. 68, 608-614. Doi:10.15585/mmwr.mm6827 el.
27. Messacar K, Schreiner TL, Maloney JA et al (2015). A cluster of acute flaccid paralysis and cranial nerve dysfunction temporally associated with with an outbreak of enterovirus D68 in children in Colorado, USA. The Lancet; 385:1662-1671.
28. Piralia A, Daleno A, et al (2015). Circulation of two Enterovirus C105 (EV-C105) lineages in Europe and Africa. J Gen Virol; 96:1374-1379.(PubMed: 25667329).
29. Suzuki S, Misawa S, Ota T et al (2017). Post-polio like syndrome, Am J Med; 130, e492.doi: 10.1016/j.amjmed.2017.05.024.
30. Pallansch M, Oberste MS, Whitton JL (2013). “Enteroviruses: polioviruses, coxsackieviruses, echoviruses and newer enteroviruses”; in Fields Virology, eds DM Knipe and PM Howley, (Philadelphia: Wolters Kluwer Health/Lippincott Williams and Wilkins)); 490-530.