Zakażenie rotawirusem - przyczyny i patogeneza

Przyczyny zakażenia rotawirusem

Zakażenie rotawirusem jest wywoływane przez członka rodziny Reoviridae, rodzaju Rotavirus. Nazwa pochodzi od morfologicznego podobieństwa rotawirusów do koła (od łacińskiego „rota” – „koło”). Pod mikroskopem elektronowym cząsteczki wirusa wyglądają jak koła z szeroką piastą, krótkimi szprychami i wyraźnie zaznaczoną cienką obręczą. Wirion rotawirusa o średnicy 65-75 nm składa się z gęstego elektronowo centrum (rdzenia) i dwóch otoczek peptydowych: zewnętrznego i wewnętrznego kapsydu. Rdzeń o średnicy 38-40 nm zawiera wewnętrzne białka i materiał genetyczny reprezentowany przez dwuniciowy RNA. Genom rotawirusów ludzkich i zwierzęcych składa się z 11 fragmentów, co prawdopodobnie determinuje różnorodność antygenową rotawirusów. Replikacja rotawirusów w organizmie człowieka zachodzi wyłącznie w komórkach nabłonkowych jelita cienkiego.

Rotawirusy zawierają cztery główne antygeny; głównym jest antygen grupowy, białko wewnętrznego kapsydu. Biorąc pod uwagę wszystkie antygeny grupowe, rotawirusy dzielą się na siedem grup: A, B, C, D, E, F, G. Większość rotawirusów ludzkich i zwierzęcych należy do grupy A, w której wyróżnia się podgrupy (I i II) i serotypy. Podgrupa II obejmuje do 70-80% szczepów wyizolowanych od pacjentów. Istnieją dowody na możliwą korelację między pewnymi serotypami a nasileniem biegunki.

Rotawirusy są odporne na czynniki środowiskowe: przeżywają kilka miesięcy w wodzie pitnej, otwartych zbiornikach wodnych i ściekach, 25-30 dni na warzywach, a 15-45 dni na bawełnie i wełnie. Rotawirusy nie są niszczone przez wielokrotne zamrażanie, roztwory dezynfekujące, eter, chloroform, ultradźwięki, ale giną po ugotowaniu. Są również traktowane roztworami o pH większym niż 10 lub mniejszym niż 2. Optymalnymi warunkami dla istnienia wirusów są temperatura 4 °C i wysoka (>90%) lub niska (<13%) wilgotność. Aktywność zakaźna wzrasta po dodaniu enzymów proteolitycznych (np. trypsyny, pankreatyny).

[ 1 ], [ 2 ], [ 3 ], [ 4 ], [ 5 ], [ 6 ], [ 7 ], [ 8 ], [ 9 ]

Patogeneza zakażenia rotawirusem

Patogeneza zakażenia rotawirusem jest złożona. Z jednej strony białka strukturalne (VP3, VP4, VP6, VP7) i niestrukturalne (NSP1, NSP2, NSP3, NSP4, NSP5) wirusa mają ogromne znaczenie w rozwoju zapalenia żołądka i jelit wywołanego rotawirusem. W szczególności peptyd NSP4 jest enterotoksyną, która powoduje biegunkę wydzielniczą, podobnie jak toksyny bakteryjne; NSP3 wpływa na replikację wirusa, a NSP1 może „zahamować” produkcję czynnika regulującego interferon 3.

Z drugiej strony, już pierwszego dnia choroby rotawirus wykrywany jest w nabłonku błony śluzowej dwunastnicy i górnych części jelita czczego, gdzie się namnaża i kumuluje. Wnikanie rotawirusa do komórki jest procesem wieloetapowym. Aby wniknąć do komórki, niektóre serotypy rotawirusa wymagają specyficznych receptorów zawierających kwas sialowy. Ważną rolę odgrywają białka: a2b1-integryna, integryna-aVb3 i hsc70 na początkowych etapach interakcji wirusa z komórką, podczas gdy cały proces jest kontrolowany przez białko wirusowe VP4. Po wniknięciu do komórki rotawirusy powodują śmierć dojrzałych komórek nabłonka jelita cienkiego i ich odrzucenie z kosmków. Komórki zastępujące nabłonek kosmkowy są funkcjonalnie gorsze i nie są w stanie odpowiednio wchłaniać węglowodanów i cukrów prostych. Występowanie niedoboru disacharydazy (głównie laktazy) prowadzi do gromadzenia się niestrawionych disacharydów o wysokiej aktywności osmotycznej w jelicie, co powoduje zaburzenie wchłaniania zwrotnego wody, elektrolitów i rozwój wodnistej biegunki, często prowadzącej do odwodnienia. Wchodząc do jelita grubego, substancje te stają się substratami do fermentacji przez mikroflorę jelitową z wytworzeniem dużej ilości kwasów organicznych, dwutlenku węgla, metanu i wody. Wewnątrzkomórkowy metabolizm cyklicznego adenozynomonofosforanu i guanozynomonofosforanu w komórkach nabłonkowych przy tym zakażeniu pozostaje praktycznie niezmieniony.

Obecnie w rozwoju zespołu biegunkowego wyróżnia się dwa główne komponenty: osmotyczny i sekrecyjny.

Epidemiologia zakażeń rotawirusowych

Głównym źródłem i rezerwuarem zakażenia rotawirusem jest osoba chora, która wydala znaczną ilość cząstek wirusa (do 10 ¹⁰ CFU w 1 g) z kałem pod koniec okresu inkubacji i w pierwszych dniach choroby. Po 4-5 dniu choroby ilość wirusa w kale znacznie się zmniejsza, ale całkowity czas wydalania rotawirusa wynosi 2-3 tygodnie. Pacjenci z upośledzoną reaktywnością immunologiczną, z przewlekłą współistniejącą patologią, niedoborem laktazy wydalają cząstki wirusa przez długi czas. Źródłem czynnika zakaźnego mogą być również zdrowi nosiciele wirusa (dzieci z grup zorganizowanych i szpitali, dorośli: przede wszystkim personel medyczny szpitali położniczych, oddziałów somatycznych i zakaźnych), z których kału rotawirus może być izolowany przez kilka miesięcy.

Mechanizm przenoszenia patogenu jest feko-oralny. Drogi przenoszenia:

• kontakt z gospodarstwem domowym (poprzez brudne ręce i przedmioty gospodarstwa domowego);
• woda (w przypadku picia wody zakażonej wirusami, w tym wody butelkowanej);
• pokarmowe (najczęściej przy spożywaniu mleka i przetworów mlecznych).

Nie można wykluczyć możliwości przeniesienia zakażenia rotawirusem drogą powietrzną.

Zakażenie rotawirusem jest wysoce zaraźliwe, o czym świadczy szybkie rozprzestrzenianie się choroby w środowisku pacjentów. Podczas epidemii choruje do 70% nieodpornej populacji. Podczas seroepidemiologicznego badania krwi 90% dzieci w starszych grupach wiekowych ma przeciwciała przeciwko różnym rotawirusom.

Po zakażeniu, w większości przypadków, powstaje krótkotrwała odporność swoista dla danego typu. Możliwe są powtarzające się choroby, zwłaszcza w starszych grupach wiekowych.

Zakażenie rotawirusem jest powszechne i wykrywane jest we wszystkich grupach wiekowych. W strukturze ostrych zakażeń jelitowych udział rotawirusowego zapalenia żołądka i jelit waha się od 9 do 73% w zależności od wieku, regionu, standardu życia i pory roku. Szczególnie często chorują dzieci w pierwszych latach życia (głównie od 6 miesięcy do 2 lat). Rotawirusy są jedną z przyczyn biegunki, której towarzyszy ciężkie odwodnienie u dzieci poniżej 3 roku życia; zakażenie to odpowiada za 30-50% wszystkich przypadków biegunki wymagających hospitalizacji lub intensywnego nawadniania. Według WHO choroba ta zabija od 1 do 3 milionów dzieci na całym świecie każdego roku. Zakażenie rotawirusem stanowi około 25% przypadków tzw. biegunki podróżnych. W Rosji częstość występowania rotawirusowego zapalenia żołądka i jelit w strukturze innych ostrych zakażeń jelitowych waha się od 7 do 35%., a wśród dzieci poniżej 3 roku życia przekracza 60%.

Rotawirusy są jedną z najczęstszych przyczyn zakażeń szpitalnych, zwłaszcza wśród wcześniaków i małych dzieci. Rotawirusy odpowiadają za 9 do 49% ostrych zakażeń jelitowych nabytych w szpitalu. Zakażenia szpitalne są ułatwione przez długi pobyt dzieci w szpitalu. Personel medyczny odgrywa znaczącą rolę w transmisji rotawirusów: 20% pracowników, nawet przy braku zaburzeń jelitowych, ma przeciwciała IgM przeciwko rotawirusowi w surowicy krwi, a antygen rotawirusa jest wykrywany w koprofiltratach.

W klimacie umiarkowanym infekcja rotawirusowa ma charakter sezonowy, przeważa w chłodnych miesiącach zimowych, co wiąże się z lepszym przetrwaniem wirusa w środowisku w niskich temperaturach. W krajach tropikalnych choroba występuje przez cały rok, z pewnym wzrostem zapadalności w chłodnej porze deszczowej.

[ 10 ], [ 11 ], [ 12 ], [ 13 ], [ 14 ], [ 15 ], [ 16 ], [ 17 ], [ 18 ], [ 19 ], [ 20 ]