Orthobunyavírus (Schmallenberg vírus) - aktuálny patogén u prežúvavcov v krajinách EÚ

Úvod

V novembri 2011 identifikovali vedci z Inštitútu Friedricha Loefflera v Nemecku prítomnosť vírusových sekvencií v sére hovädzieho dobytka postihnutého špecifickým febrilným syndrómom. Sekvencie vykazovali homológiu s L, M, a S génovými segmentmi vírusov čeľade Bunyaviridae, rod Orthobunyavirus. Predtým, ako sa vykonali definitívne závery o taxonomickej špecifikácii, boli potrebné kompletné informácie o charakteristike vírusov. Avšak, na základe predbežných údajov, vírus nazvaný Schmallenberg podľa prvého výskytu v meste v západnom Nemecku, je blízko príbuzný s genómovými sekvenciami Shamonda, Aino, a Akabane vírusov. Všetky tieto vírusy zoskupené v rámci sérologickej skupiny Simbu sú známe patogény vyvolávajúce ochorenia u prežúvavcov.

Na základe doterajších zistení, je infekcia považovaná za pravdepodobnú príčinu klinického syndrómu, ktorý sa objavil na konci leta u hovädzieho dobytka (horúčka, znížená produkcia mlieka, hnačka) v Nemecku (121 chovov), Holandsku (76 chovov) a nedávno u oviec vo forme intrauterinných malformácií v Holandsku, Belgicku (50 chovov), Spojenom kráľovsve (2 chovy) a Francúzsku (2 chovy). Dôkaz o vzťahu vírusu s ochorením hovädzieho dobytka a oviec v Holandsku vychádza zo zistenia sekvencií vírusového génu pomocou RT-PCR a v signifikantnom podiele séra z hovädzieho dobytka so syndrómom. Okrem toho bol vírus zistený v mozgovej hmote jahniat s vrodenými odchýlkami.

Doposiaľ bolo najviac prípadov Schmallenberg vírusu diagnostikované v severnom Rýnsku-Westfalsku (v rovnakých oblastiach ako prípady katarálnej horúčky u oviec v roku 2006) a v Holandsku ( na základe počiatočného posúdenia klinického syndrómu v Holandsku sa ukazuje, že infekcia je rozptýlená po celej krajine bez žiadneho zjavného geografického zoskupovania).Vzhľadom na to, že čeľaď Bunyaviridae zahŕňa viaceré medicínsky dôležité vírusy, uskutočnilo sa hodnotenie rizika za účelom identifikovania potenciálnych rizík pre zdravie ľudí.

Taxonómia vírusu

• Čeľaď: Bunyaviridae
• Rod: Orthobunyavírusy Predpokladaná sérologická skupina: sérologická skupina Simbu (klasifikácia založená výlučne na sekvenčných údajoch).
• Vírus: Schmallenberg vírus Vírusy z čeľade Bunyaviridae sú zaradené do piatich rodov:Orthobunyavírus, antavírus, Nairovírus, Phlebovírus a Tospovírusy. Bunyaviridae sú obalené RNA vírusy s negatívnym významom, ktorých genóm sa skladá z troch segmentov: malý (S), stredný (M) a veľký (L). Segment S kóduje nukleokapsid a neštrukturálny proteín NSs (obr. 1).

Obr. 1. Genóm vírusov z čeľade BunyaviridaeSegment M kóduje povrchové glykoproteínyi Gn a Gc, zatiaľ čo L segment kóduje vírusovú polymerázu. Povrchové proteíny sprostredkovávajú pripojenie, bunkovú fúziu a hemaglutináciu a preto sa predpokladá, že obsahujú dôležité virulenčné faktory. Neutralizačné protilátky sú údajne zamerané proti epitopom na povrchovom glykoproteíne G1.Z medicínskeho hľadiska dôležité vírusy v rámci čeľade sú okrem iného Oropouche vírus (rod Orthobunyavírus), Crimean-Congo hemorrhagic fever virus (vírus krymsko-konžkej hemoragickej horúčky) (rod Nairovírus), Sandfly fever virus (vírus horúčky prenášanej piesočnými muchami) a Rift-Valley fever virus (vírus horúčky údolia Rift) (oba rod Phlebovírus), Sin Nombre vírus a Puumalavírus (rod Hantavírus). Najmenej 30 orthobunyavírusov je uvádzaných do spojitosti s ochorením ľudí nevyžadujúcim si liečenie, i keď sú sprevádzané komplikovanými horúčkovými ochoreniami (napr. Oropouche vírus). Za účelom hodnotenia rizika sa posudzujú informácie o vírusoch, koré patria do rodu Orthobunyavírus. Tento obsahuje približne 170 vírusových izolátov, zaradených do 48 odlišných druhov, ktoré zahŕňujú 18 sérologických skupín, vrátane sérologickej skupiny Simbu. Sérologické skupiny v rámci rodu sú založené na vzťahoch inhibície krížovej hemaglutinácie a neutralizácie protilátok a preto sú zoskupené do 5 sérologických komplexov. Sérologická skupina Simbu zahŕňa 25 vírusov, z ktorých príkladmi sú Akabane vírus, Aino vírus, Shamonda vírus, Shuni vírus, Jatobal vírus, Oropouche vírus a Iquitos vírus. Fylogenetikcá analýza rozlišuje Simbu vírusy, ktoré postihujú prežúvavce (Akabane, Aino, Shamonda) od medicínsky relevantných vírusov Oropouche a Iquitos vírus (znamená to, že z epidemiologického hľadiska sú odlišné).

Šírenie nákazy

Orthobunyavírusy prenášajú hlavne komáre (Culicidae) alebo pakomáre (Culicoides). Prirodzené životné cykly vírusov zahŕňajú obmedzený počet teplokrvných stavovcov, ktorí sa môžu správať ako rozširujúci hostitelia a taktiež napomáhajú pri šírení vírusu prostredníctvom migrácie. Infekcia týchto hostiteľov je obyčajne inaparentná (subklinická), hoci sa u zvierat vyvíja dostatočná virémia pre bodavé článkonožce na získanie infekcie. Ľudia sa obyčajne považujú za konečných hostiteľov. Výnimky možno nachádzať v sérologickej skupine Simbu, do ktorej údajne patrí Schmallenberg vírus: u ľudí infikovaných Oropouche vírusom a Iquitos vírusom sa vyvíja signifikantná virémia, takže neinfikované pakomáre môžu získať vírus. V dôsledku toho bolo pozorované epidemické šírenie týchto vírusov, ktoré malo za následok ohniská podobné horúčke dengue, zvlášť v Južnej Amerike (Iquitos vírus:oblasť Amazonky v Peru; Oropouche vírus: Brazília, Panama, Peru, a Trinidad). Shamonda, Aino a Akabane vírusy, s ktorými Schmallenberg vírus úzko súvisí na úrovni nukleotidu sú všetky prenášané hlavne Culicoides spp. Orthobunyvírusy, sérologická skupina Simbu sa nachádzajú v celom rade rezervoárov, vrátane voľne žijúcej zveri (leňochod, opice z čeľade kozmanovitých)), hovädzí dobytok, malé prežúvavce a ošípané. Akabane vírus bol zistený u hovädzieho dobytka, byvolov, oviec, tiav, jeleňovitých kôz, koní a psov. Zoonotický prenos a prenos z človeka na človeka je popísaný pre Oropouche vírus a predpokladá sa i pri Iquitos víruse. Shamonda, Aino a Akabane-vírusy, ktoré všetky úzko súvisia so Schmallenberg vírusom na úrovni nukleotidu, sú prenášané hlavne prostredníctvom Culicoides spp.. Komáre sú zahrnuté medzi potenciálnych vektorov tak isto, ale sa predpokladá, že ich úloha je malá v porovnaní s pakomármi.

V Národnom kontrolnom zozname je uvedených 26 druhov Culicoides, ktoré sa vyskytujú v Holandsku, čo tvorí približne polovicu s počtu zisteného v susednom Nemecku. Počas nedávneho prepuknutia katarálnej horúčky oviec (bluetongue), boli Culicoides spp. zachytené v blízkosti hovädzieho dobytka po celom Holandsku. Prehľad ukázal, že C. imicola, hlavný vektor pre vírus katarálnej horúčky oviec v Afrike a južnej Európe, nie je prítomný v Holandsku. Následne sa preukázalo, že lokálne Culicoides zahŕňajúce početné druhy boli zodpovedné za prenos katarálnej horúčky oviec v Holandsku. V niektorých častiach sveta, Akabane vírus, Shamonda vírus a vírus katarálnej horúčky oviec prenášajú Culicoides patriace do najmenej troch subrodov, vrátane subgénu Avaritia. V Austrálii je Akabane vírus prenášaný tým istým druhom Culicoides, ktorý prenáša vírus katarálnej horúčky oviec, hlavne C. brevitarsis v hnoji hovädzieho dobytka. V južnej Európe prenáša vírus katarálnej horúčky oviec C. imicola, známy vektor pre vírus Shamonda v Nigérii a ktorý, tak ako C. brevitarsis, patrí tak isto k subgénu Avaritia. Ostatné vektory vírusu patriace k tomuto subgénu sú C. dewulfi, C. obsoletus, C. scoticus a C. Chiopterus ( všetky sa podieľajú na prenose katarálnej horúčky oviec v severnej Európe, vrátané Holandska). Ostatné Culicoides zistené celkom často v súvislosti s hovädzím dobytkom v Holandsku sú rôzne druhy subgénu Culicoides, lepšie známe ako Pulicaris Complex. Do tejto skupiny patrí C. pulicaris, ktorý je taktiež zodpovedný za prenos katarálnej horúčky oviec.

Prepuknutie katarálnej horúčky oviec v Holandsku jasne poukázalo na to, že endémické Culicoides, ktoré predtým neboli branné v úvahu pri prenose vírusu, sú v skutočnosti účinné vektory. Málo je známe o hostiteľských preferenciách pakomárov v Európe. Dve nedávne štúdie, ktoré boli vykonané v severnej Európe sa zaoberajú stravovacími návykmi pakomárov patriacich k dvom podrodom t.j. Avaritia a Culicoides: Prvá štúdia zahŕňala niektoré z najbežnejších a hojne sa vyskytujúcich druhov bodavých pakomárov, ktoré boli zistené v Dánsku, t.j. Culicoides obsoletus, C. scoticus, C. pulicaris a C.punctatus. Identifikovaná bola krv zo 115 čerstvo nacicaných pakomárov a zistilo sa, že bol napadnutý celý rad cicavcov a aviárnych hostiteľov; tieto zahŕňali hovädzí dobytok, srnčiu zver, kone, kačicu divú a holuba hrivnáka. Hovädzí dobytok bol prioritným hostiteľom a predstavoval 73.9% z celkovej identifikovanej krvi slúžiacej ako potrava; neočakávane, holub hrivňák bol druhým najčastejšie napadnutým hostiteľom, s frekvenciou 18.3%. V druhej štúdii, ktorá bola uskutočnená v Nemecku, bola analyzovaná krv slúžiaca ako potrava celkove od 177 Culicoides; 115 (65%) bolo testovaných ako pozitívne v prípade krvi stavovcov. Z týchto bolo 63.5% priradených k druhu; dokázalo sa, že hovädzí dobytok je opäť najatraktívnejší hostiteľ (79.5%, n = 58), dokonca v bezprostrednej prítomnosti iných veľkých stavovcov. Ošípané a kone, chované na tej istej farme, boli napadnuté tak isto bodavými pakomármi, ale v zreteľne menšej intenzite (ošípané 13.7%, kone 2.7%). Ukázalo sa, že zver je menej atraktívna, pretože len niekoľko cicajúcich pakomárov využilo krv ako potravu z jelenej zveri (4.1%). Žiadna zo 177 analyzovaných vzoriek krvi nebola pozitívna na ovcu. Tieto výsledky ukazujú, že bodavé pakomáre skupín druhov C. pulicaris a C. obsoletus sa živia celým radom hostiteľov-stavovcov, ale s jasným preferovaním hovädzieho dobytka, dokonca ak sú v blízkosti iné druhy prežúvavcov.

Klinická manifestácia nákazy u zvierat

Infekcia hovädzieho dobytka vyvolaná Schmallenberg vírusom je sprevádzaná všeobecnými príznakmi- zvýšená telesná teplota, diarhoický syndróm, strata hmotnosti, pokles mliečnej do 50%. Častý je subklinický priebeh choroby. Samotná choroba trvá u dobytka len niekoľko dní (väčšinou 4-6 dní). Podľa doterajších zistení detekcia vírusu u viremických zvierat je možná na začiatku nákazy (väčšinou od 1. do 5. dňa infekcie). U gravidných dojníc sa ojedinele pozorovalo rodenie teliat s kongenitálnymi malformáciami. U oviec orthobunyavírusová infekcia postihuje gravidné bahnice a jahňatá pri narodení. Jahňatá od nákazou postihnutých matiek sa rodia s malformáciami väčšinou od 137. do 145. dňa gravidity. Z kongenitálnych defektov chovatelia v Nemecku, Holandsku a Belgicku najčastejšie diagnostikovali cerebrálnu hypoplasiu, hydroencefalopathiu (obr. 3), ankylozu, arthrogrypozu, torticollis, scolioza, lordózu, kyfózu a zväčšený thýmus (obr. 2). Pôrody takýchto mláďat boli sprevádzané dystokiou. Jahňatá sa rodia buď mŕtve alebo málo životaschopné, neosrstené, s atrofiou svaloviny, ktoré hynú v priebehu niekoľko hodín alebo dní po pôrode. Morbidita a mortalita jahniat v niektorých stádach dosahuje až 50%. Podobný priebeh má infekcia aj u kôz. Obr. 2. Komplikované formy malformácií u jahniat pri narodení (arthrogrypóza, ankylóza, scolióza, lordóza, kyphóza, atrofia svalstva, alopécia) Obr. 3. Cerebrálna hypoplazia a hydroencefalopathia u jahniat

Klinická manifestácia infekcie u ľudí

V súčasnosti sa Schmallenberg vírus neuvádza do vzťahu s ochorením u ľudí. Shamonda, Aino a Akabane-vírus, ktoré sú geneticky najviac príbuzné Schmallenberg vírusu boli zistené len u dobytka. Avšak, zoonotický potenciál tohto vírusu sa nemôže vylúčiť, vzhľadom na to, že:

1. Vírusy v rámci sérologickej skupiny Simbu (Oropouche vírus a Iquitos vírus) sú známe ako zoonotické a spôsobujú vypuknutia ochorenia u ľudí.
2. V prírode sa vyskytuje genetické preskupenie medzi členmi rovnakej sérologickej skupiny v rámci rodu Orthobunyavírus, čo má za následok objavenie sa nových vírusov, niekedy so zvýšenou patogenitou. Toto môže zvýšiť zoonotický potenciál týchto vírusov aj vzhľadom na to, že preskupenie by mohlo viesť k zmene rezervoárov hostiteľov.
3. Vírusy v rámci iných sérologických skupín rodu orthobunya sú zoonotické,napr. vírus Kalifornskej encefalitídy, vírus encefalitídy La Crosse, vírus Tahyna, vírus Batai, vírus Inkoo a vírus Snowshoe hare.

Oropouche vírus, ktorý je podobne ako Schmallenberg vírus členom sérologickej skupiny Simbu, spôsobuje horúčkovité ochorenie, často spojené s bolesťou hlavy, závratmi, svetloplachosťou, kožnými vyrážkami, bolesťami svalov, bolesťami kĺbov a nevoľnosťou, ktoré môžu byť dlhotrvajúce a niekedy recidivujúce 2-3 týždne po počiatočnom prepuknutí symptómov. Pacienti s horúčkou v dôsledku vírusu Oropouche sa obyčajne uzdravia po 2-3 týždňoch ochorenia bez známeho následného ochorenia alebo zaznamenanej úmrtnosti. Veľmi obmedzené informácie poukazujú na to, že infekcia zapríčinená Oropouche vírusom je spojená s virémiou, ktorá sa rýchlo vytratí (medzi 5. až 6. dňom od začiatku ochorenia. V prípade rozvoja klinickej meningitídy je možné vírus izolovať z cerebrospinálnej tekutiny.Vírus Iquitos, člen sérologickej skupiny Simbu, ku ktorej patrí Schmallenberg vírus, zapríčiňuje horúčky, všeobecnú nevolnosť, bolesti hlavy, svalov, kĺbov a zimnicu. V 38% bol diagnostikovaný respiračný syndróm a v 75% gastrointestinálne poruchy ( hnačky, nevoľnosť, nauzea). V regiónoch, kde bol identifikovaný Schmallenberg vírus, neboli potvrdené prípady o neobvyklej forme ochorení u ľudí.

V Európe sa diagnostika Oropouche vírusu robí v Hamburgu (Bernhard-Nocht-Institut für Tropenmedizin- IFA, reverzná-transkriptáza(rt), PCR. Avšak, na základe doterajších zistení, je nepravdepodobné, aby tieto metódy boli vhodné na zistenie expozície na Schmallenberg vírusu u ľudí. V prípade infekcie Oropouche vírusom, sa pomocou real-time- (RT-) PCR zistili vysoké titre proti infekcii vo vzorkách séra počas akútnej fázy ochorenia u pacientov s horúčkami . Štúdia z Južnej Ameriky preukázali sérologický dôkaz infekcie u 113 zo 119 pacientov s akútnou horúčkou pomocou párových vzoriek séra. V súčasnosti nie sú dostupné serologické testy pre Schmallenberg vírus. Komerčne dostupný test na zisťovanie protilátok na Akabane vírus nebol úspešný na zistenie protilátok v sére hovädzieho dobytka infikovaného Schmallenberg vírusom . Toto poukazuje na skutočnosť, že sérologické testy, ktoré sú v súčasnosti k dispozícii pre diagnostiku vírusov sérologickej skupiny Simbu nemôžu byť využívané v prípade Schmallenberg vírusu.

Z tohto dôvodu sa zatiaľ diagnostika Schmallenberg vírusu zakladá na RT-PCR. Vedci z Friedricha Loefflera inštitútu už izolovali vírus a sú schopní ho kultivovať na bunkových kultúrach škrečka . Toto umožní vývoj diagnostických testov na báze immunofluorescencenčných a neutralizačných testov, ktoré sa môžu používať na detekciu protilátok.

Rizikové faktory pre expozíciu človeka

Vo všeobecnosti riziko infekcie človeka arbovírusmi súvisí v ostatnom období s bioklimatickými zmenami a tým s vysokou hustotou infikovaných článkonožcov. Vysoká denzita populácií vektora pakomára vo vzťahu k Oropouche vírusom sa zhoduje s epidémiami u ľudí. Vzhľadom k viremickej fáze je prenos týchto vírusov krvnou cestou možný.Zatiaľ nie je žiadny dôkaz pre priamy zoonotický prenos vírusov sérologickej skupiny Simbu z prežúvavcov na človeka. Ak by existoval potenciál pre priamy zoonotický prenos, je riziko ohrozenia ľudí v prípade prítomnosti Schmallenberg vírusu u zvierat na postihnutých farmách. Aj napriek zvýšenej potrebe asistencie zo strany veterinárnych lekárov, asistentov a ošetrovateľov počas riešenia dystokie pri pôrode jahniat sa nediagnostikoval u nich výskyt pôvodcu .

Doposiaľ nie sú k dispozícii ani žiadne informácie o možnej prítomnosti vírusu v plodových vodách a obaloch. Je známe, že orthobunya vírusy, podobne ako ostatné vírusy obalené lipidovou vrstvou sú citlivé na bežné dezinfekčné prostriedky (1% chlórňan sodný, 2% glutaraldehyd, 70% ethanol, formaldehyd). Rovnako citlivo reagujú na teplo ( infekčnosť zaniká pri teplote 50-60°C po dobu najmenej 30 minút) a mimo hostiteľa prežívajú krátku dobu.

Abstrakt

Schmallenberg vírus pomenovaný podľa prvého miesta diagnostiky je svojím genómom podobný vírusom zo séroskupiny Simbu, ktoré sú najčastejšie diagnostikované u prežúvavcov v Ázii, Austrálii, Afrike a na Strednom východe. Infekcia Schmallemberg vírusom bola zatiaľ zaznamenaná u prežúvavcov v Nemecku, Holandsku, Belgicku, Francúzsku a Spojenom kráľovstve. U hovädzieho dobytka pôvodca nákazy vyvoláva hnačky, zvýšenie telesnej teploty a pokles mliečnej úžitkovosti. U oviec a kôz dominuje rodenie malformovaných a málo životaschopných jahniat. Orthobunyavírusy sa šíria cestou vektora (Culicidae, Culicoides) alebo transplacentárne z viremickej matky na foetus. Schmallenberg vírus bol izolovaný z krvi viremických zvierat a mozgového tkaniva malformovaných jahniat. Klinický syndróm súvisiaci so Schmallenberg vírusom u hovädzieho dobytka vyvrcholil v mesiacoch august až október. V súčasnosti sa zdá, že cirkulácia/prenos Schmallenberg vírusu u prežúvavcov je zoslabený. Aktuálny nárast pôrodov jahniat s malformáciami súvisiacich s infekciou pravdepodobne vyplýva z intrauterinnej expozície plodu počas predchádzajúcich mesiacov.

Ďalšie vypuknutia nákazy u vnímavých zvierat v postihnutých krajinách prípadne rozšírenie infekcie do ďalších štátov EÚ by sa mohlo znovu vyskytnúť v sezóne výskytu vektora v roku 2012. Z dôvodu kontroly cirkulácie Schmallenberg vírusu v krajinách EÚ sa pripravujú programy surveillance (entomologické štúdiá, klinické sledovania, laboratórna diagnostika vírusu- RT-PCR, imunofluorescenčné a neutralizačné testy na detekciu protilátok). Káždá krajina s potvrdeným výskytom Schmallenberg vírusu u prežúvavcov zaviedla povinnú národnú notifikáciu a povinnosť informovať Európsku komisiu a členské štáty. Zatiaľ nie je k dispozícii účinná vakcína proti tejto nákaze. Na základe vedeckých úvah a epidemiologických vyšetrení , nie je možné vylúčiť zoonotický prenos vírusu, ale zatiaľ sa považuje za nepravdepodobný. V súčasnosti prebieha monitorovanie zdravotného stavu ľudí (farmári, veterinárni lekári, asistenti), ktorí boli v úzkom kontakte s nakazenými zvieratami, biologickým materiálom pri abortoch, alebo ktorí vykonávali pôrody u postihnutých teliat, jahniat a kozliat.