Введение
Семейство вирусов
Астровирусы (Astroviridae) – это тип вирусов, впервые обнаруженный в 1975 году с помощью электронного микроскопа после вспышки диареи у людей. Помимо людей, астровирусы были выделены у многочисленных видов млекопитающих (и классифицируются как род Mamastrovirus) и у видов птиц, таких как утки, куры и индейки (классифицируются как род Avastrovirus). Астровирусы имеют диаметр 28–35 нм, являются икосаэдрическими вирусами и обладают характерной поверхностной структурой, напоминающей пяти- или шестиконечную звезду при рассмотрении в электронный микроскоп. Наряду с Picornaviridae и Caliciviridae, Astroviridae составляют третье семейство неинкапсулированных вирусов, геном которых состоит из одноцепочечной РНК с положительной полярностью. Астровирус содержит несегментированный, одноцепочечный, позитивный РНК-геном внутри неинкапсулированной икосаэдрической капсиды. Многочисленные исследования показали, что человеческие астровирусы являются важной причиной гастроэнтерита у маленьких детей во всем мире. Международный комитет по таксономии вирусов (ICTV) учредил Astroviridae как семейство вирусов в 1995 году. Сообщалось о более чем 50 астровирусах, хотя ICTV официально признает 22 вида. Род Avastrovirus включает три вида: куриный астровирус (вирус птичьего нефрита типов 1–3), утиный астровирус (утиный астровирус C NGB) и индюшиный астровирус (индюшиный астровирус 1). Род Mamastrovirus включает в себя астровирусы крупного рогатого скота 1 и 2, человеческий астровирус (типы 1–8), кошачий астровирус 1, свиной астровирус 1, вирус астровируса норки 1 и овечий астровирус 1. Человеческие астровирусы относятся к роду Mammastrovirus и содержат 8 серотипов. Капсидные шипы человеческого астровируса имеют отчетливую структуру. В частности, домен шипов имеет трехслойную бета-сэндвич структуру и основную структуру бета-бочки, состоящую из 6 нитей. Бета-бочка имеет гидрофобное ядро. Тройной бета-сэндвич упакован снаружи бета-бочки. Шип также образует димер. Эта уникальная структура оказалась сходной с протеиновыми выступами, обнаруженными на капсиде вируса гепатита E. Проекционный домен человеческого астровируса содержит участок связывания рецепторов для полисахаридов. Аминокислотная последовательность капсидного белка астровируса не имеет значительного гомологии с другими известными вирусными белками, но наиболее близким является вирус гепатита E.
Жизненный цикл
Астровирусы инфицируют птиц и млекопитающих фекально-оральным путем. Они обладают тканевым тропизмом к энтероцитам. Проникновение в клетку-хозяина осуществляется путем прикрепления к рецепторам хозяина, что инициирует эндоцитоз. Репликация происходит по модели репликации РНК-вирусов с положительной цепью. РНК астровируса инфекционна и функционирует как мРНК для ORF1a и ORF1b. Механизм сдвига рамки считывания между этими двумя неструктурными полипептидами обеспечивает трансляцию РНК-зависимой РНК-полимеразы. В репликационных комплексах вблизи внутриклеточных мембран ORF1a и ORF1b расщепляются с образованием отдельных неструктурных белков, участвующих в репликации. Образующаяся субгеномная РНК содержит ORF2 и кодирует прекурсорный капсидный белок (VP90). VP90 подвергается протеолитическому расщеплению в процессе упаковки, формируя незрелые капсиды, состоящие из VP70. После инкапсуляции незрелые капсиды высвобождаются из клетки без лизиса.
Морфология
Астровирусы – это неинкапсулированные вирусы размером 28–30 нм, обладающие икосаэдрической симметрией T3. Они имеют сферическую форму и состоят из белковой оболочки капсида. У астровирусов на 10% вирионов имеются характерные пяти- или шестиконечные звездообразные выросты (остальные вирионы имеют гладкую поверхность).
Геном
Астровирусы имеют геном, состоящий из одноцепочечной позитивной РНК. К 3'-концу цепи присоединен поли(А)-хвост, но отсутствует 5'-кэп, вместо которого происходит связывание с белком VPg. За исключением полиаденилирования на 3'-конце, длина генома составляет от 6,8 до 7,9 кб. Геном организован в три открытые рамки считывания (ORF) с перекрытием примерно в 70 нуклеотидов между ORF1a и ORF1b. Оставшаяся ORF известна как ORF2. ORF2 кодирует структурные белки, включающие как минимум VP26, VP29 и VP32, среди которых наиболее антигенным и иммуногенным является VP26. Этот белок, вероятно, участвует в начальных этапах вирусной инфекции и является ключевым фактором в биологическом цикле астровирусов. Скорость мутаций генома человеческого астровируса оценивается в 3,7 × 10−3 нуклеотидных замен на сайт в год, при этом скорость синонимических замен составляет 2,8 × 10−3 нуклеотидных замен на сайт в год. Способность к генетической рекомбинации, по всей видимости, присутствует у человеческих астровирусов 3 и 4 типов, а также у штаммов свиного астровируса.
Репликация
Репликация астровирусов происходит в цитоплазме. РНК астровируса инфекционна и функционирует как мРНК для ORF1a и ORF1b. Механизм сдвига рамки считывания между этими двумя неструктурными полипептидами обеспечивает трансляцию РНК-зависимой РНК-полимеразы. В репликационных комплексах вблизи внутриклеточных мембран ORF1a и ORF1b расщепляются с образованием отдельных неструктурных белков, участвующих в репликации. Образующаяся субгеномная РНК содержит ORF2 и кодирует прекурсорный капсидный белок (VP90). VP90 подвергается протеолитическому расщеплению во время упаковки, формируя незрелые капсиды, состоящие из VP70. После инкапсуляции незрелые капсиды высвобождаются из клетки без лизиса.
Эволюция
Капсид Astroviridae родственно капсидам Tymoviridae. Неструктурный регион родственно связан с Potyviridae. По-видимому, эта группа вирусов могла возникнуть в прошлом в результате события рекомбинации между двумя различными вирусами, и это произошло на границе структурного и неструктурного кодирующих регионов.
Авастровирус
Авастровирусы 1–3 связаны с кишечными инфекциями у индейки, уток, курицы и цесарок. У индюшат в возрасте 1–3 недель некоторые симптомы энтерита включают диарею, вялость, поедание печени и нервозность. Эти симптомы обычно умеренные, но в случаях синдрома энтерита и смертности индюшат (PEMS), характеризующегося обезвоживанием, иммунной дисфункцией и анорексией, смертность высока. При патологоанатомическом исследовании кишечника инфицированных птиц обнаруживается наполненный жидкостью кишечник. Гиперплазия энтероцитов также наблюдается при гистопатологических исследованиях. Однако, в отличие от других кишечных вирусов, отсутствует ворсинчатый запас. Виды авастровирусов часто инфицируют внекишечные органы, такие как почки или печень, вызывая гепатит и нефрит. Вирус обнаруживается в почках, тощей кишке, селезенке, печени и бурсе инфицированных птиц. Симптомы этого заболевания включают диарею и потерю веса. При вскрытии наблюдаются опухшие и обесцвеченные почки, имеются признаки гибели эпителиальных клеток и лимфоцитарного интерстициального нефрита. У птиц авастровирусы выявляются методом иммуноферментного анализа с захватом антигена (ELISA). В отсутствие вакцин, санитарные меры являются основным способом профилактики инфекций, вызванных авастровирусами. 2–8% случаев острого небактериального гастроэнтерита у детей связаны с человеческим астровирусом. Эти вирусные частицы обычно обнаруживаются в эпителиальных клетках двенадцатиперстной кишки. Мамастровирусы также вызывают заболевания нервной системы. Эти заболевания наиболее часто встречаются у крупного рогатого скота, норки и человека. У крупного рогатого скота заболевание возникает спорадически и поражает отдельных животных. Симптомы инфекции включают судороги, латеральное положение и нарушение координации. Гистологические исследования выявили нейронный некроз и глиоз коры головного мозга, мозжечка, спинного мозга и ствола мозга.
Признаки и симптомы у людей
Астровирусы, принадлежащие к относительно новому семейству вирусов астровирусов, в настоящее время признаны причиной гастроэнтерита у детей с незрелой иммунной системой и пожилых людей с ослабленным иммунитетом. Обнаружение вирусных частиц в фекалиях и эпителиальных клетках кишечника свидетельствует о репликации вируса в желудочно-кишечном тракте человека. Основные симптомы включают диарею, за которой следуют тошнота, рвота, лихорадка, общее недомогание и боли в животе. Некоторые исследования показали, что инкубационный период заболевания составляет примерно три-четыре дня. Инфекция астровирусом обычно не представляет серьезной угрозы и лишь в редких случаях приводит к обезвоживанию. Степень тяжести и разнообразие симптомов связаны с регионом, в котором развивается заболевание, что может быть обусловлено климатическими факторами, влияющими на жизненный цикл или пути передачи конкретного штамма астровируса. Недоедание и иммунодефицит, как правило, ухудшают состояние, приводя к более тяжелым случаям или вторичным осложнениям, требующим госпитализации. В остальных случаях госпитализация инфицированным не требуется, так как симптомы проходят самостоятельно в течение 2-4 дней. Инфекции у людей обычно самоограничивающиеся, но могут распространяться системно и поражать людей с ослабленным иммунитетом. Астровирусы чаще всего вызывают инфекцию желудочно-кишечного тракта, однако у некоторых животных могут приводить к энцефалиту (у людей и крупного рогатого скота), гепатиту (у птиц) и нефриту (у птиц).
Диагноз
Для обнаружения вирусных частиц, антигенов или вирусной нуклеиновой кислоты в кале инфицированных людей использовались электронная микроскопия, ферментный иммуноанализ (ELISA), иммунофлуоресценция и полимеразная цепная реакция. Сообщалось о методе с использованием ПЦР в реальном времени с обратной транскрипцией (RT-PCR), который способен обнаруживать все генотипы человеческого астровируса. Некоторые методы RT-qPCR способны одновременно обнаруживать человеческие астровирусы и другие кишечные вирусы, ассоциированные с гастроэнтеритом. Микрочипы также используются для дифференциации восьми различных серотипов человеческого астровируса.
Эпидемиология
Астровирусы связаны с 5–9% случаев гастроэнтерита у маленьких детей. Люди всех возрастов восприимчивы к заражению астровирусом, но наиболее подвержены этому дети, пожилые люди и люди с ослабленным иммунитетом. В исследовании кишечных заболеваний в Великобритании, опубликованном в 1999 году, было установлено, что заболеваемость составляет 3,8 на 1000 пациентов в год в сообществе (95% CI, диапазон 2,3–6,4), что является четвертой наиболее распространенной известной причиной вирусного гастроэнтерита. Исследования в США выявили астровирусы в стуле у 2–9% детей с симптомами; заболевание чаще всего встречается у детей младше двух лет, хотя были зарегистрированы вспышки среди взрослых и пожилых людей. Ранние исследования, проведенные в Глазго, показали, что значительная доля младенцев, выделяющих вирусные частицы, не проявляла симптомов со стороны желудочно-кишечного тракта. Исследования серопревалентности, проведенные в США, показали, что у 90% детей к 9 годам обнаруживаются антитела к HastV 1, что свидетельствует о том, что (в основном бессимптомная) инфекция является распространенной. Анализ структуры заболеваемости позволяет предположить, что антитела обеспечивают защиту в течение всей жизни, пока титр антител не начнет снижаться с возрастом. Частота возникновения астровирусных инфекций варьируется в зависимости от сезона. В умеренном климате инфекция наиболее распространена в зимние месяцы, возможно, из-за более низких температур, которые повышают стабильность вируса. Это отличается от тропических регионов, где распространенность наиболее высока в сезон дождей. Сезонное распределение в тропическом климате можно объяснить влиянием дождей, особенно на ухудшение санитарных условий в развивающихся странах. Астровирусы также могут передаваться людям от других видов животных. По сравнению с людьми, не имевшими контакта с индейкой, у работников убойных цехов по переработке индейки в три раза чаще обнаруживались антитела к астровирусам индейки. Кроме того, некоторые астровирусы человека, уток, куриц и индеек филогенетически связаны и имеют общие генетические характеристики.
Профилактика
Человеческие астровирусы могут быть предотвращены путем выявления и инактивации в загрязненных продуктах питания и воде, а также дезинфекции загрязненных предметов обихода.
Антивирусная терапия Ахироклином боготенис
В исследовании, проведенном Tellez et al., экстракты растения Achyrocline bogotensis использовались для разработки противовирусной терапии против ротавируса и астровируса. Achyrocline bogotensis традиционно применялась при кожных и мочевых инфекциях. Методология тестирования лекарственного средства включала нанесение экстракта на клетки для превентивной обработки (блокировки), оценки прямой противовирусной активности (подтверждения уничтожения вируса) и лечения (снижения вирусной нагрузки после установления инфекции). Экстракт продемонстрировал прямую противовирусную активность, непосредственно убивая астровирусы, и эффект лечения, приводящий к снижению вирусной нагрузки после установления инфекции. Превентивный эффект в ходе эксперимента не был выявлен.