Детская инфекционная больница № 11, г. Дзержинск

УДК 002.578.91:578.53
ХАРАКТЕРСТИКА ГЕНЕТИЧЕСКИХ ВАРИАНТОВ
РОТАВИРУСОВ, ЦИРКУЛИРУЮЩИХ СРЕДИ
НАСЕЛЕНИЯ Г. ДЗЕРЖИНСКА
Н.В. Епифанова, Е.В. Филатова, Н.В. Куприянова, Н.А. Новикова
Нижегородский НИИ эпидемиологии и микробиологии
им. академика И.Н. Блохиной
А.Б. Чупрова
Детская инфекционная больница № 11, г. Дзержинск
Проведена дифференциация генетических вариантов ротавирусов, циркулировавших среди населения г. Дзержинска в 1993–2001 гг. Выявлено 34
различных электрофоретипа РНК, охарактеризованы пять доминирующих
геновариантов, показана динамика их смены. Сравнительный анализ популяций ротавирусов, распространенных в Дзержинске и Н. Новгороде, показал идентичность электрофоретических характеристик генома основных
вариантов вируса и относительную синхронизацию появления, становления и смены геновариантов вируса, доминирующих среди населения этих
городов.
Генетическое разнообразие ротавирусов (РВ), одного из основных этиологических агентов тяжелых дегидратирующих диарей у детей младшего возраста, выявляется при дифференциации штаммов методом электрофоретипирования, основанным на анализе профиля распределения одиннадцати сегментов двунитевой
РНК ротавирусного генома при электрофорезе в геле (Новикова, 1989, Kalica,
1981).
В лаборатории кишечных вирусных инфекций Нижегородского НИИЭМ, начиная с 1984 гг. проводится контроль за циркуляцией ротавирусов на территории
Н. Новгорода и ряда других городов Российской Федерации. Установлено, что на
фоне вариабельности сегментированного генома ротавируса, отражением которой
явилось определение нескольких десятков электрофоретипов РНК, существуют
как характерные для отдельных регионов, так и общие для европейской территории России доминирующие генетические варианты ротавируса (Новикова и др.,
1987, Новикова и др., 2000). С января 1993 г. были начаты исследования по изучению ротавирусной инфекции в г. Дзержинске Нижегородской области. Определенный научный и практический интерес представляет сравнительный анализ
генетических вариантов ротавирусов, циркулирующих на территории двух достаточно близко расположенных промышленных центров.
В период с января 1993 по февраль 2001 г. проводилась этиологическая расшифровка случаев острой кишечной инфекции неясной этиологии (ОКИНЭ) среди детей до 14 лет, госпитализированных в детскую инфекционную больницу
г. Дзержинска. Для выявления РВ использовали методы электронной микроскопии и электрофореза геномной РНК. Экстракцию РНК из копроматериала осуществляли предложенным нами бесфенольным способом (Новикова и др., 1987).
26
Электрофорез проводили в полиакриламидном геле в системе буферных растворов Лэммли (Laemmli, 1970) с окрашиванием РНК нитратом серебра по методу
Svensson L. с соавт. (1986) в собственной модификации (Новикова, Епифанова,
1994).
При исследовании 1054 проб стула детей с манифестными формами ОКИНЭ
РВ обнаружены в 38.0% случаев. При этом в разные эпидсезоны частота обнаружения ротавирусов колебалась в пределах 20.5–50.6%.
Для дифференциации геновариантов ротавируса проведено электрофоретипирование РНК 401 изолята РВ. Электрофоретип (ЭФ-тип) РНК определен для
381 штамма (остальные пробы либо содержали двойной набор сегментов, свидетельствующий об одновременном инфицировании больного двумя различными
штаммами РВ, либо содержали недостаточное для типирования количество РНК).
Выделено 34 электрофоретипа, которые на основании подвижности 10–11-го сегментов ротавирусного генома разделены на электрофорегруппы (ЭФ-группы): 23
«длинных», 6 «коротких», 3 «широких» ЭФ-типа, относящихся к группе А ротавирусов и два «сверхдлиных» ЭФ-типа, характерных для ротавирусов группы С.
Доминирующими генетическими вариантами вируса оказались варианты с 3-м,
34-м, 42-м, 61-м и 72-м ЭФ-типами РНК из ЭФ-группы «длинных» (рис. 1).
Сегменты РНК 3-й
1
2,3
4
34-й
42-й
ЭФ-типы РНК РВ
61-й
72-й
5
6
7,8,9
10
11
Рис. 1. Схема электрофореграмм РНК генетических вариантов
ротавирусов (РВ), доминирующих в г. Дзержинске
В Н. Новгороде за аналогичный период наблюдения при обследовании 3045
больных с ОКИНЭ ротавирусы обнаружены в 33.8% случаев. Электрофоретипирование 1008 изолятов РВ позволило выявить 55 различных ЭФ-типов РНК. Доминирующими генетическими вариантами были РВ с 3-м, 48-м, 51-м, 42-м, 61-м и
72-м ЭФ-типами РНК. Таким образом, большинство доминирующих геновариантов ротавирусов являются общими для двух городов.
Сравнение путем совместного электрофореза профилей РНК изолятов
ротавируса, выделенных от больных, проживающих в Дзержинске и Н. Новгороде, показало в большинстве случаев идентичность картин миграции сегментов
РНК аналогичных ЭФ-типов. Незначительные отклонения в электрофоретической
27
Абсолютное количество изолятов
РВ
подвижности некоторых сегментов, чаще 5–6-го, наблюдаются как среди
изолятов, выделенных в разных городах, так и в одном городе, и отражают
генетический дрейф вируса.
Динамика перераспределения во времени геновариантов РВ с доминирующими ЭФ-типами РНК на территории г. Дзержинска показана на рис. 2. Как
видно из рисунка, геноварианты с 3-м ЭФ-типом РНК, характеризующимся
совместно миграцией 2–3-го и 7–8-го сегментов и высокомигрирующим 4-м
геном, доминировали в сезон 1992–1993 гг. и продолжали выявляться во все
последующие годы, а в 1999–2000 гг. представляли собой один из трех
доминировавших в этом сезоне геновариантов.
40
35
30
25
61-й
20
42-й
15
34-й
10
5
72-й
3-й
3-й
0
1992- 1993- 1994- 1995- 1996- 1997- 1998- 1999- 200093
94
95
96
97
98
99
00
01
Эпидсезоны
Рис. 2. Динамика выявления доминирующих генетических вариантов
ротавирусов в г. Дзержинске
Геновариант с 34-м ЭФ-типом, отличающийся от 3-го только раздельной
миграцией 7–8 генов, доминировал в эпидсезон 1995–1996 гг.
Эпидпериоды 1993–1995 гг. характеризовались превалированием геноварианта
с 42-м ЭФ-типом РНК, особенностью которого является низкая миграция 4-го
гена и слитная миграция 8–9-го генов.
После периода относительно низкой выявляемости ротавирусов в 1996–
1998 гг., в эпидсезон 1998–1999 гг. вновь возросла частота обнаружения
ротавирусов в основном за счет изолятов с 61-м ЭФ-типом РНК,
характеризующимся низкомигрирующим 4-м геном и близким расположением 5–
6-го сегментов. Второе место по частоте обнаружения в этот период занимал
геновариант с 72-м ЭФ-типом РНК, отличающийся от 61-го совместной
миграцией 7–8-го генов. Этот геновариант превалирует и в настоящее время.
Сопоставление характеристики доминирующих геновариантов и динамики их
смены в Дзержинске и Н.Новгороде показало, что, как правило, наблюдается
синхронизация в циркуляции тех или иных вариантов ротавируса. Однако, в
некоторые эпидпериоды наблюдалось запаздывание в появлении новых вариантов
в Дзержинске. Так, в 1992–1993 гг. в Н. Новгороде доминирование геноварианта с
28
3-м ЭФ-типом РНК уже сменилось преобладанием вируса с 51-м и 42-м ЭФтипами, отличающимся по подвижности 4-го и 9-го (серотипопределяющих) генов. В Дзержинске же продолжалось, как было сказано выше, доминирование 3-го
ЭФ-типа.
Менее длительным оказался в Дзержинске период доминирования РВ с 42-м
ЭФ-типом РНК — два эпидсезона, а в Н.Новгороде — четыре. Однако интересно
отметить, что РВ с 42-м ЭФ-типом РНК неожиданно появились в Дзержинске в
сезон 1998-99 гг., хотя в Н.Новгороде такие варианты не выявляются с 1997 г.
Появление новых геновариантов с 61-м и 72-м ЭФ-типами РНК было синхронизировано и наблюдалось одновременно в Дзержинске и в Н. Новгороде в сезон
1996–1997 и 1999–2000 гг. соответственно.
Сезон 2000–2001 гг. характеризуется доминированием как в Дзержинске, так и
в Н. Новгороде геноварианта с 72-м ЭФ-типом РНК, у которого выявляются подварианты с незначительными отклонениями в скорости миграции наиболее подверженных генетическому дрейфу 5-го и 6-го сегментов РНК.
Таким образом, наблюдение за циркуляцией ротавирусов среди детей г. Дзержинска позволило выявить генетическое многообразие ротавирусов, установить
доминирующие варианты и зафиксировать их межсезонную смену. Сравнительный анализ популяций ротавирусов, распространенных в Дзержинске и Н. Новгороде, показал идентичность электрофоретических характеристик генома основных вариантов вируса и относительную синхронизацию появления, становления и
смены геновариантов вируса, доминирующих среди населения этих городов.
ЛИТЕРАТУРА
Новикова Н. А., Анцупова А. С., Епифанова Н. В. и др. Электрофоретический анализ
геномной РНК ротавирусов // Молекул. генетика, микробиол. и вирусол. 1989. № 5.
С. 45–79.
Новикова Н.А., Епифанова Н.В., Альтова Е.Е. и др. Электрофоретипирование ротавирусов при клинико-эпидемиологическом изучении инфекции // Ж. микробиол. эпидемиол., иммунобиол. 1992. № 2. С. 31–34.
Новикова Н.А., Епифанова Н.В., Альтова Е.Е. и др. Молекулярноэпидемиологическое изучение ротавирусной инфекции // Естественные факторы защиты в
профилактике и лечении экологически обусловленных заболеваний. Материалы науч.
конф., посвящ. 70-летию Нижегородского НИИЭМ. Н. Новгород, 2000. С. 49–51.
Новикова Н.А., Епифанова Н.В, Тамойкина Н.А. Способ получения двунитевой рибонуклеиновой кислоты ротавирусов. Авторское свидетельство № 1448448. 1987.
Новикова Н.А., Епифанова Н.В. Детекция ротавирусов человека с использованием
электрофоретического анализа нуклеиновых кислот (ЭФАНК): Методические рекомендации. Н.Новгород, 1994.
Laemmli U.K. Cleavage of structural proteins during the assembly of bacteriophage T4 // Nature. 1970. V. 227. P. 680–685.
Kalica A.R., Greenberg H.B., Espejo R.T. et al. Distinctive ribonucleic acid patterns of human rotavirus subgroup 1 and 2 // Infect. and Immun. 1981. V. 33. № 3. P. 958–961.
Svensson L., Unhoo I., Graundlen M., Wadell G. Molecular epidemiology of rotavirus infections in Uppsala, Sweden, 1981: disappearance of a predominant electropherotype //
J. Med.Virol. 1986. V. 18. № 2. P. 101–111.
29