Астровирусная инфекция животных (обзор литературы)

ВВЕДЕНИЕ

Желудочно-кишечные заболевания новорожденных телят и молодняка крупного рогатого скота (КРС) широко распространены во всем мире и по величине наносимого экономического ущерба уступают только патологии органов дыхания [1-5]. Диарея новорожденных телят является основной причиной заболеваемости, смертности и экономических потерь в скотоводстве [3][6-12]. Для профилактики ротавирусной, коронавирусной инфекций и вирусной диареи – болезни слизистых КРС были разработаны вакцины [1-3][13][14]. Однако в ряде случаев у новорожденных телят, полученных от вакцинированных коров, регистрируется диарея. Диагностика при массовых случаях вирусной диареи основана на выявлении рота-, корона- и пестивируса (возбудителя вирусной диареи) или постинфекционных антител. Клинические признаки у больных новорожденных телят при диареях, вызванных возбудителями вирусной диареи – болезни слизистых КРС, рота-, корона-, кобу-, торо-, парво-, энтеро-, небо-, норо-, бопивирусами, не отличаются [3][8][11][14-18]. Не было обнаружено и различий в патолого-анатомических изменениях, выявляемых при вскрытии трупов павших от ротавирусной, коронавирусной, парвовирусной и энтеровирусной инфекций телят. Отрицательные результаты лабораторных исследований по обнаружению указанных возбудителей послужили основанием для проведения дополнительных исследований проб патологического материала с использованием других диагностических методов. Сообщения об обнаружении астровирусов в пробах фекалий больных диареей телят были опубликованы в 1977–1978 гг. [19]. Выявлено, что астровирус, выделенный из проб фекалий телят с диареей в Англии, был антигенно родственен возбудителю, выделенному от больного животного из Флориды (США). Затем при целевом исследовании проб фекалий на астровирусы было установлено широкое распространение (46%) этого вируса в животноводческих хозяйствах. В 88% обследованных хозяйств наряду с астровирусом были выявлены и другие возбудители (рота-, корона-, парво-, норо- и энтеровирусы). В 8% случаев были обнаружены только астровирусы [5][19-21]. Представители семейства Astroviridae способны вызывать заболевания у различных позвоночных, наиболее хорошо изучены изоляты, выделенные от птиц и млекопитающих.

До недавнего времени считалось, что с патологией человека ассоциируются 8 серотипов астровирусов (Human astrovirus, HAsV). Однако в последние годы, благодаря широкому применению молекулярно-биологических методов исследований, от пациентов с острой диарейной симптоматикой были выявлены еще несколько групп возбудителя (MLB и VA), отличающихся от классических астровирусов человека. Данные группы астровирусов детектируются достаточно редко, но могут вызывать групповую заболеваемость [22-24]. Наибольшее распространение среди детей имеют 1-й и 2-й серотипы (генотипы) астровирусов, у лиц старшего возраста – 4-й серотип. Астровирусная инфекция не обладает клиническими особенностями, позволяющими дифференцировать ее от других кишечных инфекций. Вклад данной инфекции в показатели спорадической заболеваемости в разных регионах земного шара варьирует в широких пределах (4–17%) [25][26].

В пробах фекалий больных диареей новорожденных телят, полученных от коров, иммунизированных вакцинами против ротавирусной, коронавирусных инфекций и вирусной диареи – болезни слизистых, были обнаружены сферические безоболочечные вирионы размером около 28–30 нм. Поверхность вириона напоминала пяти- или шестиконечные звезды. Впервые подобные вирионы были выявлены с помощью электронной микроскопии в 1975 г. при исследовании проб фекалий больных диареей детей, а в последующем подобные вирусы были обнаружены в пробах фекалий, отобранных от больных диареей животных разных видов [27][28]. Название выявленного вируса происходит от греческого astron – звезда, которую напоминают вирионы (рис. 1) на электронно-микроскопических фотографиях [13][26][29].

Международным комитетом по таксономии вирусов 1995 г. все астровирусы были отнесены во вновь выделенное семейство Astroviridae [30]. Это семейство включает два рода: Mamastrovirus (от лат. mamma – молочная железа) и Avastrovirus (от лат. аvis – птица) [25][31][32]. Вирусы, входящие в состав рода Mamastrovirus, вызывают патологию у человека и млекопитающих животных. Представители рода Avastrovirus являются причиной заболевания птиц (рис. 2). Методами электронной микроскопии, полимеразной цепной реакции и метагеномного анализа астровирусы были обнаружены в пробах патологического материала, отобранного от домашних и диких животных, в том числе от КРС (Bovine astrovirus, BoAstV), верблюдов (Dromedary camel astrovirus, DcAstV), овец (Ovine astrovirus, OAstV), коз (Caprine astrovirus, CapAstV), свиней (Porcine astrovirus, PoAstV), собак (Canine astrovirus, CaAstV), кошек (Feline astrovirus, FeAstV), норок (Mink astrovirus, MiAstV), мышей (Murine astrovirus, MuAstV), крыс (Rat astrovirus, RatAstV), дельфинов (Bottlenose dolphin astrovirus, BdAstV), ластоногих (California sea lion astroviruses, CslAstV; Steller sea lion astroviruses, SslAstV), кур (Chicken astrovirus, CAstV), индеек (Turkey astrovirus, TAstV), уток (Duck astrovirus, DAstV), гусей (Goose astrovirus, GAstV) и других видов животных [25][28][33].

Астровирусы представлены безоболочечными вирионами икосаэдрической симметрии диаметром 28–30 нм. Нуклеокапсид состоит из трех основных капсидных белков. Капсид вириона покрыт 30 димерными отростками, выступающими над поверхностью вирионов на 3–8 нм. Молекулярная масса вириона – 8 МДа. Геном астровируса представлен односпиральной инфекционной РНК длиной (6,4–7,9) × 103 н. о., содержащей три открытые рамки считывания. Геномная последовательность астровирусов КРС была определена в 2011 г. [27][34-36]. Плавучая плотность астровируса в хлориде цезия – 1,36–1,39 г/см³. Константа седиментации – 140S.

Астровирусы инактивируются при 50 °С в течение 60 мин, а при 60 °С – в течение 5 мин. Вирус устойчив при рН 3,0, а также к различным детергентам и растворителям жиров. В пробах фекалий больных астровирусной диареей животных возбудитель выявлялся в концентрации до 10¹⁰ частиц/мл. Естественными хозяевами астровируса являются: КРС, мелкий рогатый скот, верблюды, олени, яки, косули, буйволы, альпаки, свиньи, дикие кабаны. Возбудитель был выявлен у летучих мышей, грызунов и морских млекопитающих, а также в моллюсках. В настоящее время список животных, восприимчивых к астровирусной инфекции, расширился до более чем 80 видов из 22 семейств, включая домашних, синантропных и диких животных, птиц и млекопитающих, обитающих в наземной и водной среде [25][37-43].

Астровирусы передаются фекально-оральным путем. У данного возбудителя РНК является инфекционной, и после проникновения вириона в клетку-мишень она служит в качестве мРНК для трансляции двух неструктурных белков. Астровирусы размножаются в цитоплазме чувствительных клеток, разрушая клетки кишечника и выделяясь при лизисе [2][13][27][44].

Астровирусная инфекция географически широко распространена во всем мире [6]. Генетическая изменчивость описана почти у всех достаточно изученных видов этих вирусов, однако гораздо больше исследований посвящено астровирусу человека, и значительно меньше изучена у вирусов животных. В настоящее время существует большое количество свидетельств о появлении изолятов астровируса с рекомбинациями, что способствует увеличению генетической изменчивости этой группы вирусов. Большое разнообразие видов инфицированных животных, очевидное генетическое разнообразие вирусов и случаи рекомбинации указывают либо на межвидовую передачу и последующую адаптацию вируса к новым хозяевам, либо на коинфекцию одного и того же хозяина разными астровирусами. Считается, что коинфекция может приводить к появлению новых астровирусов, способных заражать животных или обладающих зоонозным потенциалом [25][45][46].

Установлена возможность культивирования астровируса в первично трипсинизированной культуре клеток эмбриона человека при включении в бессывороточную поддерживающую среду 10 мкг/мл трипсина для активации репликации. При отсутствии трипсина не происходит проникновения астровируса в клетки-мишени и их инфицирование, а также выделение инфекционного возбудителя. Все это свидетельствует о том, что у астровируса трипсинзависимая репродукция [1][47-49]. Астровирусы крупного и мелкого рогатого скота размножаются в первично трипсинизированных культурах клеток почки эмбриона телят, а также в перевиваемых линиях клеток (МDBK, ВТ, EBK, GBK). Инкубационный период при астровирусной инфекции составляет 4,5 сут [50]. При изучении патогенеза заболевания у новорожденных ягнят установлено, что у двухсуточных животных диарея появлялась через 48 ч после экспериментального заражения [12][51]. В организме новорожденных телят и ягнят астровирус размножается в энтероцитах апикальной поверхности сосочков тонкого отдела кишечника. При попадании в кишечник новорожденных животных вирус инфицирует энтероциты подвздошной кишки и М-клетки эпителия купола пейеровых бляшек [34][44][52][53]. Несмотря на то что астровирусы выявляются в фекалиях, в ряде случаев у телят не было никаких клинических признаков заболевания.

В 60% пробах фекалий, отобранных от больных диареей новорожденных телят в хозяйствах Бразилии, были обнаружены астровирусы КРС. По данным филогенетического анализа, сходство выявленных изолятов по аминокислотной последовательности составляло 74,3–96,5% [47].

Китайскими учеными методом полимеразной цепной реакции (ПЦР) было проведено исследование 211 мазков из прямой кишки КРС и водяных буйволов с признаками диареи, обитающих в одном экокластере. РНК астровирусов была выявлена в 46,10% проб, отобранных от КРС, и в 36,84% проб – от буйволов. Результаты филогенетического анализа свидетельствуют о том, что возбудители имели общего предка [34]. На пастбищах Тибета диарея новорожденных телят КРС и яков является наиболее распространенным заболеванием, наносящим значительный экономический ущерб. При исследовании фекалий, отобранных от молодняка яков, были обнаружены: ротавирус, парвовирус, астровирус, небовирус, энтеровирус, вирус гриппа А, вирус гепатита Е, кобувирус и вирус вирусной диареи – болезни слизистых КРС. Астровирус, выделенный из проб фекалий яков, был на 46,4–66,2% идентичен вирусу, выделенному из фекалий больного КРС. Результаты проведенных исследований показали, что астровирусы яков входят в кластер астровирусов КРС. Однако астровирусы яков имеют более тесное родство и генетическую связь с астровирусами оленей. Исследователи предположили, что в ORF2 астровируса произошла межвидовая рекомбинация. Все это свидетельствует о том, что возбудитель, выделенный из фекалий больных диареей новорожденных телят яка, является новым астровирусом [9]. В Южной Корее при изучении этиологии диареи у 115 новорожденных телят из разных хозяйств были выявлены астровирусы в 7,83% проб [36]. Zhu J. et al. обнаруживали астровирус как в пробах фекалий, отобранных от клинических здоровых телят, так и в пробах от телят с диареей [54].

Астровирусы были выявлены в 3,15% проб фекалий больных диареей новорожденных телят в трех провинциях Центральной Турции. По данным филогенетического анализа, выявленные новые штаммы астровируса были идентичны на 75,8–100,0% [55]. В 2012–2013 гг. для выяснения этиологии массовых случаев диареи новорожденных телят на 36 фермах в Шотландии были отобраны пробы фекалий. В 80,0% образцов от больных телят были обнаружены астровирусы, а в 77,1% – ротавирусы. В пробах фекалий от клинически здоровых телят также выявили астровирусы (64,4%) и ротавирусы (17,8%). В 15,0% проб фекалий, отобранных от взрослого КРС из этих же ферм, были выделены астровирусы. Обнаруженные астровирусы относились к трем генетическим линиям [21].

При исследовании с помощью ПЦР проб фекалий от 25 больных диареей телят из двух ферм Египта в 48% проб были обнаружены ротавирусы, в 24% – норовирусы, а в 32% – астровирусы. В 37% проб были выявлены два возбудителя. Результаты этих исследований свидетельствуют о высокой степени сходства в нуклеотидных последовательностях египетских и бразильских изолятов астровирусов КРС [56]. Астровирусы были выявлены в пробах фекалий больных диареей овец из разных стран [12][51][53]. При изучении этиологии диарей у животных швейцарскими исследователями были обнаружены астровирусы в пробах фекалий 10,7% ягнят, 14,3% козлят, 10,0% альпак и 16,7% оленят. Высокое генетическое сходство между астровирусами овец и коз свидетельствует о разнообразии путей распространения возбудителей [53].

Астровирусы, выявленные в пробах, отобранных от морских млекопитающих (морской лев, дельфины), оказались родственными вирусам, обнаруженным в образцах, полученных от наземных животных. Это разнообразие астровирусов морских млекопитающих и их сходство с астровирусами наземных животных позволяет предположить, что морская среда играет важную роль в экологии возбудителя [40][41].

Японскими исследователями был проведен метагеномный анализ отобранных в период с 2009 по 2015 г. в трех префектурах страны 146 проб фекалий больных диареей телят. В 15 образцах были выявлены астровирусы. По данным филогенетического анализа, 9 изолятов астровируса были сходны с китайскими изолятами и отнесены к линии 1. Три штамма были отнесены в группу американских штаммов, выделенных от КРС с респираторной патологией (линия 2). Один изолят был отнесен в отдельную группу совместно с астровирусом свиней 5-го типа и астровирусом овец. Результаты этих исследований послужили основанием для предположения о существовании межвидовой передачи астровирусов [35]. При исследовании причин диареи в европейской популяции (датская популяция) в пробах фекалий были обнаружены астровирусы, которые относятся к 1-му и 2-му типам возбудителя [21]. Также астровирусы были выявлены в пробах фекалий европейских косуль, благородных и белохвостых оленей [42][43][57][58]. Результаты филогенетического анализа свидетельствуют о близком генетическом родстве штаммов, выделенных от косуль. Эти возбудители также были родственны астровирусам, изолированным от КРС, оленей, водяных буйволов, яков, двугорбых верблюдов (бактрианов), сычуаньских такинов, свиней и дикобразов [57].

При исследовании методом ПЦР с обратной транскрипцией 215 проб фекалий, отобранных от одногорбых верблюдов (дромадеры) в Объединенных Арабских Эмиратах, в 4 из них был выявлен астровирус (DcAstV). Установлено, что астровирусы верблюдов относятся к отдельному кластеру возбудителей, которые на 60–66% связаны с астровирусами свиней 2-го типа. Эти данные послужили основанием для предположения, что одногорбые верблюды являются естественным резервуаром, в котором стабильно эволюционировал астровирус. Астровирусы верблюдов являются новым видом рода Mamastrovirus в семействе Astroviridae [33].

В ряде стран были зарегистрированы случаи заболеваний крупного рогатого скота, проявляющиеся поражением центральной нервной системы. При исследовании проб головного мозга (рис. 3), отобранных от трупов больных животных, был обнаружен астровирус [59-62]. Доказана роль астровирусов в этиологии респираторной патологии животных [35][63][64]. Ряд исследователей относят астровирусы к возбудителям с зоонозным потенциалом [25][28][38][52][65]. Все это свидетельствует об актуальности своевременной диагностики астровирусной инфекции. В настоящее время для диагностики данной инфекции животных используются все современные иммунохимические и молекулярно-биологические методы [51][61][66].

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Астровирусная инфекция считается одной из наиболее распространенных причин массовых гастроэнтеритов разных видов животных во многих странах мира. Установлена роль астровирусов в этиологии респираторной патологии крупного рогатого скота. Зарегистрированы случаи заболевания крупного рогатого скота, проявляющиеся поражением центральной нервной системы. Результаты молекулярно-биологических исследований изолятов астровируса, выделенных из проб патологического материала, свидетельствуют о генетической изменчивости вируса. Регулярно появляются сообщения о выявленных рекомбинациях в астровирусах. Широкое разнообразие видов инфицированных животных и возникновение рекомбинаций указывают на межвидовую передачу и последующую адаптацию астровируса к новым хозяевам либо коинфекцию одного и того же хозяина различными вирусами. Это также может приводить к появлению новых астровирусов, инфицирующих животных и обладающих зоонозным потенциалом. Представленные данные указывают на необходимость учета астровирусной инфекции при исследовании проб патологического материала от больных диареей новорожденных телят, ягнят, козлят и поросят в промышленных хозяйствах страны. Астровирусную инфекцию необходимо учитывать и при исследовании проб патологического материала, отобранного от животных с респираторной патологией. Данные о рекомбинациях, происходящих между астровирусами человека и астровирусами животных, позволяют предполагать вероятность формирования новых групп вирусов, потенциально способных вызывать развитие эпизоотического процесса среди животных. Факторами передачи астровирусов могут служить контаминированные возбудителем корма и вода, а также предметы ухода. Все это свидетельствует о необходимости учета астровирусной инфекции при проведении эпизоотологических расследований и выяснении этиологии массовых случаев желудочно-кишечной патологии новорожденных телят, поросят, ягнят, козлят, жеребят, собак и кошек.