CC BY
230
УДК 858:27(571.14) В.Б. Локтев
ВИРУС КЛЕЩЕВОГО ЭНЦЕФАЛИТА. ГЕНЕТИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ И ЕГО ИЗМЕНЧИВОСТЬ В СОВРЕМЕННОМ МИРЕ
ГНЦ вирусологии и биотехнологии «Вектор», Кольцово
Современные вирусы клещевого энцефалита (ВКЭ) показывают значительную генетич< кую изменчивость и широко распространены на севере Евроазиатского континента. В те1 ние последних лет определены полноразмерные последовательности генома 15 различи ВКЭ, что позволило провести филогенетический анализ этой группы вирусов. Уровень reí тических различий нуклеотидной последовательности ВКЭ достигал 18 процентов, а раз/ чия в аминокислотной последовательности были существенно ниже и не превышали 9 щ центов. В последние годы были обнаружены новые генетические варианты ВКЭ, такие к вирусы Сеншанг и Глубинное/2004 в пределах Дальневосточного субтипа ВКЭ. В Западн Сибири были также выявлены новые варианты ВКЭ Дальневосточного субтипа, способн вызывать геморрагическую форму ВКЭ. Вирусы этого субтипа были выявлены в Сиби{ Европе и относительно недавно были обнаружены в Японии. Это позволяет предположи' что высокопатогенные вирусы Дальневосточного субтипа ВКЭ активно и весьма успеш распространяются в новых для себя географических районах. Анализ генетической варг бельности полноразмерных последовательностей геномов ВКЭ и других флавивирусов пс волил в конце 2006 года предложить новую классификацию этой группы вирусов и выдели четыре основных типа вирусов клещевого энцефалита: Западный, Восточный, Турецкого э цефалита овец и Шотландского энцефаломиелита овец.
Ключевые слова: вирус клещевого энцефалита, генетическая изменчивость
Семейство флавивирусов (Р1тп1пп(1ае) включает около 80 различных видов вирусов. Род флавивирусов (Fk.itтлгизеь) весьма существенно отличается от двух других родов этого семейства — пестивирусов (Рехйхптн) и гепацивирусов (Нерас'ялгиз). Род флавивирусов включает около 50 видов вирусов [1]. Они способны инфицировать широкий круг организмов, которые включают в себя млекопитающих, насекомых, птиц и рептилий. В большинстве случаев передача инфекции осуществляется вектором, через укус переносчика — комара или клеща. Однако для некоторых флавивирусов вектор не известен. Это позволило условно разделить флавивирусы на клещевые и комариные инфекции, а также группу вирусов, для которых вектор не известен. Многие флавивирусы способны вызывать заболевания у человека. Наиболее значимые для человека фла-вивирусные инфекции связаны с вирусами Де-нге, желтой лихорадки, Японского энцефалита, Западного Нила и клещевого энцефалита [2]. Для России наиболее значимым является вирус клещевого энцефалита.
В последние годы было зарегистрировано появление более 35 новых инфекционных заболеваний, вызываемых различными инфекционными агентами. Это позволило говорить о появлении
проблемы новых и возвращающихся инфекци Такие новые инфекции, как СПИД, геморрап ческие лихорадки Эбола и Марбург, гепатит полностью изменили отношение органов здр, воохранения к проблеме борьбы с новыми в] русными инфекционными заболевания. Появл> ние этих инфекций существенно стимулирова/ проведение научных исследований по разрабои средств профилактики, лечения и диагностик новых и возвращающихся инфекций.
Флавивирусные инфекционные заболеваш-не стали исключением, и современная ситуаци связанная с появлением новых флавивирусо изменением их географического распростр; нения и появлением новых генетических вар] антов, значительно изменилась. Болыпинстг представителей рода флавивирусов, высокоп; тогенных для человека, демонстрируют высоку генетическую изменчивость. Динамика прои< ходящих событий в этой группе вирусов весыу значительна (Таблица 1). В течение нескольки последних лет были обнаружены такие новь флавивирусы, как вирусы Алькхурма, Работ бург, Нью Мапоон. Проникновение на территс рию Америки и быстрое распространение вирус Западного Нила (ВЗН) по всему континенту -яркий пример «агрессивного» поведения флав!*
Таблица 1
Наиболее важные события, связанные с появлением новых флавивирусов (Genus Flavivirus) и их генетических вариантов в последние годы
Год Место Событие Ссылка
1988 Россия, Краснодарский край Выделение нового генотипа вируса Западного Нила, штамм LEIV-Krnd88-190 [3]
1993 Япония Обнаружение Дальневосточного субтипа ВКЭ, штаммы Оши-ма, на Хоккайдо [4]
1994* Шри-Ланка, Восточная Африка и страны тропического пояса Америки Распространение геморрагического варианта Денге 3, субтип III [5]
1994 Саудовская Аравия Изоляция вируса Алькхурма, вызывающего геморрагическую лихорадку [6]
1996 - по настоящее время ** Европа, Азия, Америка Глобальное распространение вируса Западного Нила, генотипа 1а [7-8]
1997 Чехия Выделение вируса Рабенсбург [9]
1998 Австралия Проникновение в Австралию вируса Японского энцефалита [10]
1998 Австралия Выделение вируса Нью Мапоон [П]
1999 Россия, Западная Сибирь Обнаружение геморрагических форм ВКЭ [12]
2000 Австралия Обнаружение нового генотипа вируса вируса Кокобера [Н]
2000 Австралия Признание факта, что Австралийский вирус Кунджин является геновариантом вируса Западного Нила [13]
2001-2006 Австрия, Великобритания Обнаружение циркуляции вируса Усуту (комплекс вируса Японского энцефалита) в центре Европе [14]
2002-2003*** Китай Выявление новых генетических вариантов ВКЭ, типа Сеншанг, в пределах Дальневосточного субтипа. GenBank No AAN73266
2004 Россия, Приморский край Выявление нового генетического варианта ВКЭ, Глубинное/2004, в пределах Дальневосточного субтипа GenBank No DQ862460
2005-2006 Индия, Непал Эпидемия Японского энцефалита, вызванная предположительно новым геновариантом генотипа G3 вируса Японского энцефалита [15]
2005*** Турция Установление факта значительных генетических отличий вируса Турецкого энцефалита овец от других типичных ВКЭ [1]
2005*** Испания Установление факта значительных генетических отличий вируса Испанского энцефалита овец от других типичных ВКЭ [1]
Примечание. * — первые случаи были описаны в 1994 году в Панаме и Никарагуа, далее распространение по Американскому континенту. По всей вероятности, Денге 3, субтип III возник в середине 80-х годов на Шри-Ланке, далее Индия и страны Восточной Африки. ** — предположительно пандемия ВЗНначалась в 1996 году в Румынии; 1998 — Израиль; 1999 — Нью-Йорк, США; далее по всей территории Северной, Центральной и Южной Америки, 2006 году ВЗН достиг Аргентины. Россия, Волгоград и Астрахань
- 1999 год; 2002 ВКЭ в GenBank.
юг Западной Сибири и Приморского края.
вирусов в современном мире. Вспышка лихорадки Западного Нила в южных районах России в 1999 и 2005 годах, установление факта циркуляции современного генотипа 1а ВЗН на территории юга Западной Сибири и Приморского края, выявление там первых случаев заболевания человека позволяют говорить о распространении вируса Западного Нила по всем южным районам России от Каспийского моря до Тихого океана в течение нескольких последних лет. Обнаружение в центре Европы вируса Усуту, относящегося к серокомплексу вируса Японского энцефалита и циркулирующего на юге Африки, проникновение вируса Японского энцефалита в Австралию, вспышка Японского энцефалита в Индии и Непале в 2005-2006 годах, распространение нового геморрагического варианта лихорадки Денге 3 в странах Восточной Африки и тропической зоны Америки дополнительно подтвердили происхо-
- время депонирования полных последовательностей этого типа
дящие изменения географии распространения флавивирусов в настоящее время.
Ниже мы попытаемся коротко рассмотреть наиболее интересные события с участием вируса клещевого энцефалита с точки зрения его генетического разнообразия и изменчивости в современном мире.
Вирус клещевого энцефалита (ВКЭ) является прототипным представителем одноименной серо-группы вирусов. ВКЭ был открыт в 1937 году на Дальнем Востоке. В данный серокомплекс включают вирусы клещевого энцефалита, Омской геморрагической лихорадки, Лангат, Повассан, Киасанурской лесной болезни, Шотландского энцефаломиелита овец [16]. Вирус КЭ подразделяют на три основных генотипа: Дальневосточный, Европейский (Западный) и Сибирский. Основным переносчиком ВКЭ являются клещи Ixodes persulcatus и Ixodes ricinus. Возможно заражение
Таблица 2
Генетические различия ВКЭ на основе анализа полноразмерной последовательности полипротеина вирусного генома
Вирус, генотип, штамм Место изоляции вирусного штамма Номер последовательности в GenBank Глубинное/2004
% идентичности нуклеотидной последовательности % идентичности аминокислотной последовательности
Дальневосточный генотип ВКЭ
Глубинное/2004 Глубинное, Приморский край DQ862460 100,00 100,00
205 Хабаровский край ABJ74160 95,2 98,4
Софьин-НО Хабаровский край ВАВ72162 94,9 98,3
Ошима 5-10 Хоккайдо, Япония ВАВ71943 94,7 98,2
Сеншанг Китай AAN73266 94,8 98,4
MDJ-01 Китай AY217093 94,6 98,0
Сибирский генотип ВКЭ
Васильченко Новосибирск AAF82240 85,9 94,9
Заусаев Томск АА043537 85,9 95,0
ЕК-326 Эстония ABF46836 85,7 94,9
Европейский генотип ВКЭ.
Найдорф Найдорф, Австрия NP 043135 84,4 93,4
263 Темелин, Чехия ААА86739 84,5 93,3
Нург Брно, Чехия Q01299 84,1 93,1
Турецкого энцефалита овец Турция АВВ90675 82,9 91,0
Шотландского энефаломие-лита овец Шотландия NP 044677 83,2 91,0
Испанского энцефалита овец Испания АВВ90676 82,7 91,0
людей через употребление молока от инфицированных животных. Вирус широко распространен на севере Евразийского континента, где ежегодно регистрируют до 14000 случаев заболевания. Заболеваемость клещевым энцефалитом регистрируют более чем в 25 европейский и 7 азиатских странах [17]. На этой территории проживает около 700 миллионов человек, исключая Китай. Систематических данных по количеству случаев КЭ в Китае нет, имеется только сообщение о регистрации 3500 случаев в 1994 году.
На территории России регистрируют до 11 тысяч случаев КЭ. Инкубационный период заболевания от 7 до 28 дней. В Европейской части России заболевание протекает, как правило, в виде тяжелой лихорадки, которая может иметь двухфазный характер. В Азиатской части страны часто встречаются менингеальные, менингоэнце-фалитические и очаговые формы заболевания. При тяжелых формах заболевания развиваются параличи и парезы преимущественно мышц верхнего плечевого пояса и дыхательной мускулатуры. Известны случаи хронических форм клещевого энцефалита [18]. Летальность для человека колеблется от 0,03% до 20-35%. Дальневосточные штаммы ВКЭ, как правило, более патогенны для человека. Выздоровление протекает медленно, у большинства переболевших наблюдаются стойкие остаточные явления перенесенного менинго-энцефалита.
Вирион ВКЭ состоит из сферического рибо-нуклеокапсида, окруженного липопротеидной мембраной. Размер вирусной частицы составляет около 50 нм в диаметре, икосаэдрический нуклеокапсид имеет размеры около 30 нм. Геном представлен одноцепочечной РНК позитивной полярности, состоящей приблизительно из 11000 оснований, кодирующих один полипротеин. Открытая рамка считывания (ОРС) полипротеина фланкирована нетранслируемыми районами. Длина 5'-конца составляет около 130 нуклеоти-дов, а З'-конца — 400-700 нуклеотидов. РНК этих районов имеет выраженную вторичную структуру и, по всей вероятности, принимает участие в регуляции репликации генома и его упаковки в вирион [1, 16]. Полипротеин ВКЭ размером 3414 аминокислотных остатков (а.о.) подвергается посттрансляционной модификации с образованием 10 основных вирусных белков. Размер открытой рамки считывания для полипротеина других флавивирусов незначительно колеблется от -10 до +8 а.о. Три вирусных белка являются структурными. Это белок С (92 а.о.), который вместе с РНК формирует нуклеокапсид и два поверхностных белка M (75 а.о.) и Е (496 а.о.), погруженные в вирусную мембрану вириона. Семь неструктурных белков NS1 (353 а.о.), NS2A (229 а.о.), NS2B (131 а.о.), NS3 (621 а.о.), NS4A (126 а.о.), NS4B (252 а.о.) и NS5 (903 а.о.) обеспечивают репликацию вирусного генома в клетке. При разрезании
вирусного полипротеина образуются еще три коротких полипептида: СТ1Ш (20 а.о.), Рг (89 а.о.) и 2К (23 а.о.). Полипептиды СТРГО и Рг являются лидерными последовательностями для структурных белков С и М соответственно. Они определяют, по всей вероятности, транспортировку полипептидов внутри клетки и правильность сборки и созревания вириона. Полипептид 2 К расположен между N84А и N84 В в последовательности полипротеина. Его аминокислотный состав практически одинаков у большинства известных последовательностей ОРС вирусов комплекса клещевого энцефалита. Только вирусы Алькхурма и Киаса-нурской лесной болезни имеют множественные аминокислотные замены в полипептиде 2К. Функция полипептида не известна.
Основной структурный мембранный белок Е опосредует связывание флавивирусов с клеточными рецепторами, определяя тропизм и вирулентность, и обеспечивает образование вирус -нейтрализующих антител [19]. Он формирует гомодимеры, располагающиеся параллельно ли-пидной оболочке на внешней поверхности вирусных частиц. Рентгеноструктурная модель белка Е включает сформированный 1-395 аминокислотными остатками эктодомен, состоящий из трех доменов и двух трансмембранных сегментов.
Два других принципиально важных вирусных белка, N83 и N85, являются неструктурными белками. N83 — это вирусная геликаза и N85 — вирусная РНК-зависимая РНК полимераза. Эти белки обеспечивают репликацию генетического материала флавивирусов. Активный центр вирусной геликазы N83 ассоциируется с каноническим мотивом БЕХН (Азр-аи-АЬКАзр/Шз)) и расположен на С-конце белка. Расплетание двухцепочечной вирусной РНК требует энергии, которую обеспечивает расщепление клеточных трифосфатов N83. вконец N83 гомологичен сериновым протеазам, что обеспечивает N83 свойства сери-новой протеазы. Точный механизм функционирования N83 неизвестен, однако клетки млекопитающих также содержат ОЕХН-подобную РНК геликазу, экспрессия которой существенно возрастает при репликации ВКЭ [20]. N85 — это самый большой вирусный белок с молекулярной массой около 103 кДа. Он имеет выраженную гомологию с РНК-полимеразами других РНК-
позитивных вирусов. Помимо полимеразной активности отмечена метилтрансферазная активность этого белка. Эти ферментные активности делают N85 ключевым ферментом в репликации флавивирусов.
В настоящее время нуклеотидная структура ОРС определена для 37 различных флавивирусов, в том числе и для 15 различных вариантов ВКЭ. Эта информация позволяет более полно провести филогенетический анализ флавивирусов и определить эволюционные взаимоотношения между флавивирусами. Филогенетический анализ нуклеотидной последовательности коротких фрагментов гена белка Е ВКЭ позволил ранее разделить различные штаммы ВКЭ на три основных генотипа: Дальневосточный, Европейский (Западный) и Сибирский [21]. Эти результаты хорошо согласовались с данными, полученными ранее при исследовании серологических и фено-типических свойств изолятов ВКЭ из различных географических регионов. На рисунке представлено филогенетическое дерево ВКЭ, построенное на основе анализа полных последовательностей ОРС генома ВКЭ. Как видно из представленных данных, три основных геногруппы ВКЭ, соответствующие Дальневосточному, Европейскому (Западному) и Сибирскому генотипам, класте-
Дальневосточный генотип ВКЭ
Сибирский генотип ВКЭ
, Испанский энцефалит овец Шотландбкий энцефаломиелит овец
Европейский генотип ВКЭ
Рис. Филогенетический анализ вирусов клещевого энцефалита на основе полноразмерных последовательностей гена полипротеина
ризуются достаточно четко. Это подтверждают полученные ранее результаты, основанные на анализе коротких фрагментов гена белка Е ВКЭ. Гомология нуклеотидных последовательностей между различными вариантами ВКЭ колеблется от 82,7 до 95,2% (Таблица 2). Важно отметить, что гомология аминокислотных последовательностей ВКЭ всегда выше и колеблется от 91 до 98,4%. Столь выраженные генетические различия между отдельными представителями ВКЭ говорят о значительной дивергенции между различными геногруппами ВКЭ, а также между различными штаммами внутри геногруппы. Исследование генетической вариабельности 5'-концевой области ВКЭ в инфицированных клещах, собранных в кантоне Берн, Швейцария, показало необычно высокую вариабельность этого района генома ВКЭ [22]. Авторам не удалось обнаружить ни одного полностью гомологичного варианта ВКЭ в 44 индивидуальных инфицированных клещах по 5'-концевому району. Уровень вариабельности этого района авторы оценили в 55,5%, что необычайно высоко для этого принципиально важного регуляторного района вирусного генома. Обнаруженный высокий уровень изменчивости 5'-кон-цевого района вирусной РНК даже позволил авторам высказать предположение, что именно эта изменчивость связана с возможностями адаптации ВКЭ к репликации вирусной РНК в клетках различных видов хозяев.
Одна из основных гипотез распространения ВКЭ состоит в том, что вирусы ВКЭ распространялись в западном направлении по Евразийскому континенту [23]. Оценка скорости дивергенции флавивирусов показала, что флавивирусы, передающиеся клещами, имеют более низкую скорость дивергенции по сравнению с комариными флавивирусами. Время расхождения Сибирского и Дальневосточного субтипов может быть оценено в 1700-2100 лет. Столь значительный период совместной ко-эволюции ВКЭ показывает, что распространение вариантов ВКЭ по северу Евразийского континента происходило вне рамок влияния современной технической цивилизации и было связано с природными механизмами распространения этого природноочагового заболевания.
В последние годы были получены многочисленные свидетельства циркулирования штаммов Дальневосточного субтипа ВКЭ на территории Европы, Урала и Сибири [24, 25]. Генетический анализ показывает, что эти штаммы кластеризуются вместе с другими современными Дальневосточными штаммами ВКЭ. Такое мозаичное распространение субтипов ВКЭ на одной территории не укладывается в гипотезу последова-
тельной эволюции ВКЭ и его последователь» экспансии на новые географические район Предположить картину параллельной и анал гичной эволюции ВКЭ в ограниченном географ ческом районе еще сложнее. Это позволяет пре положить, что очаги Дальневосточного субти ВКЭ возникли в новых географических район относительно недавно. Они могут быть связан с экономической деятельностью человека в эт] районах или с заносом инфицированных клещ! перелетными птицами. Тем не менее, остает полностью не понятным вопрос о возможнс вытеснении одного субтипа ВКЭ другим в однс экологической нише, например замена Сибирск го субтипа — Дальневосточным. Вполне понята что главным следствием этого процесса мож быть изменение клинической картины клещево энцефалита у людей, от более легких форм к б лее тяжелым формам заболевания.
Пример необычного распространения ВК связан с Японией, где в 1993 году было впервь обнаружено заболевание клещевым энцефалите у нескольких человек на юге острова Хоккайд ВКЭ был изолирован в 1995 году от собак в рай< не Ошима (ОвЫша) на юге острова. В 1996 го/ удалось выделить ВКЭ от грызунов и клеще [26]. Это позволило считать, что в южных районг острова Хоккайдо сформировался стойкий оч; ВКЭ. Генотипирование этих вариантов позвол! ло отнести их к Дальневосточному субтипу ВЮ Проведенный филогенетический анализ штал мов Ошима и изолятов 1998 года из Хабаровске го края показал, что дивергенция этих штамме произошла 230-460 лет назад. Авторы высказал гипотезу, что японские варианты возникли V, Дальневосточных штаммов ВКЭ. Две основны гипотезы проникновения ВКЭ на Хоккайдо з; ключаются в заносе инфицированных клещей ш релетными птицами или в завозе инфицироваь ных грызунов морскими судами. Изолированны из различных источников штаммы Ошима имек минимальные отличия нуклеотидной структур: между собой. Это дополнительно свидетельствуе о том, что занос Дальневосточного субтипа ВК на Японские острова произошел относительн недавно, дивергенции штаммов еще не произоц ла и гипотеза о возможности быстрого распрс странения высокопатогенного Дальневосточног субтипа ВКЭ вполне обоснована.
В 1999 году было зарегистрировано поя вле ние необычных вариантов ВКЭ в Новосибирско области, вызвавших летальные геморрагически формы заболевания [12]. Всего было зарегистри ровано 8 случаев заболевания, и практически вс случаи были связаны с небольшим районом н юго-востоке Новосибирской области. Генотипи
рование показало, что геморрагические варианты ВКЭ относятся к дальневосточному субтипу ВКЭ, но при этом они имеют ряд оригинальных аминокислотных замен. В течение последующих лет новых случаев геморрагического клещевого энцефалита зарегистрировано не было, что, видимо, связано со значительным снижением уровня заболеваемости КЭ в Новосибирской области. Ранее там преимущественно выделяли варианты ВКЭ, относящиеся к Сибирскому субтипу. Появление в этом регионе новых высокопатогенных дальневосточных вариантов ВКЭ говорит о происходящих в настоящее время изменениях в распределении генотипов ВКЭ на юге Западной Сибири.
Высокий потенциал генетической изменчивости Дальневосточного генотипа ВКЭ продемонстрировало депонирование полных нуклеотидных последовательностей двух китайских штаммов Сеншанг и МО1-01 в вепВапк в 2002-2003 годах (Таблица 2). К сожалению, данные, описывающие эпидемиологию, патогенез и другие особенности этих штаммов, отсутствуют в доступной литературе. Известно только, что штамм Сеншанг был изолирован в 1953 году. Филогенетический анализ полноразмерных последовательностей показывает, что данные штаммы представляют собой обособленную группу ВКЭ, относящуюся к дальневосточному субтипу ВКЭ (Рисунок). Время их дивергенции от вирусов группы Ошима и Софьин, которые широко распространены в Приморском и Хабаровском краях, составляет приблизительно около 320-490 лет [26]. Эти данные показывают более значительное генетическое разнообразие ВКЭ, чем представлялось ранее.
Секвенирование ОРС генома штамма Глубинное/2004 (Таблица 2), который был изолирован из мозга погибшего пациента в 2004 в Приморском крае, показало, что данный вариант ВКЭ также имеет уникальную генетическую структуру (СепВапк N0 Э£)862460). Филогенетический анализ показывает, что он, как и китайские штаммы, кластеризуется в отдельный клайд со значительным временем дивергенции от Дальневосточных вирусов группы Ошима и Софьин (Рисунок). Время его дивергенции от китайских штаммов оценивается в 300-470 лет, и пока не обнаружены штаммы, имеющие более близкое родство к данному варианту ВКЭ. От других известных ВКЭ он отличается модифицированными сайтами про-теолиза структурных белков и крайне высоким уровнем продукции инфекционных вирусных частиц, особенно на ранних стадиях репликации в культуре клеток.
Высокую генетическую изменчивость также демонстрируют вирусы Европейского генотипа
ВКЭ. Анализ полных нуклеотидных последовательностей вирусов Испанского и Турецкого энцефалита овец еще раз подтвердил это характерное свойство ВКЭ. Данные, представленные в таблице 2, показывают, что уровень гомологии нуклеотидной последовательности этих вирусов по отношению к штамму Глубинному/2004 составляет 82-83%, и он вполне сравним с уровнем гомологии, который демонстрируют другие типичные штаммы Европейского генотипа. Традиционная классификация вирусов ВКЭ предусматривает выделение трех генотипов ВКЭ: Дальневосточного, Сибирского и Европейского. Однако более подробный анализ полных последовательностей геномов ВКЭ и особенно геномов вирусов Испанского и Турецкого энцефалита овец позволил в конце 2006 года сделать новое таксономическое предложение по классификации флавивирусов [1]. Предложенная классификация разделила флавивирусы на три больших группы: флавивирусы млекопитающих, флавивирусы морских птиц и группу клещевых флавивирусов Кадам. Вирусы клещевого энцефалита предложено разделить на четыре генетических типа: Западный клещевой энцефалит, Восточный клещевой энцефалит, Турецкий клещевой энцефалит овец и Шотландский энцефаломиелит овец. Правомерность данного предложения вынесена на научную дискуссию, но данные, представленные на рисунке и в таблице 2, говорят о неполной обоснованности выделения Турецкого клещевого энцефалита овец и Шотландского энцефаломиелита овец в отдельную генетическую группу, равно как и исключение из классификации Сибирского генотипа ВКЭ и отнесение его типичных представителей к типу Восточного клещевого энцефалита.
Вирусы комплекса клещевого энцефалита, связанные с геморрагическими лихорадками, всегда пользовались особым вниманием исследователей. В антигенный комплекс клещевого энцефалита также входят подобные вирусы. Это возбудители Киасанурской лесной болезни (КЛБ), геморрагической лихорадки Алькхурма и Омской геморрагической лихорадки. Вирус КЛБ был впервые описан в 1957 году на территории Индии. Природным резервуаром для вируса КЛБ являются обезьяны и грызуны. У человека КЛБ протекает в виде тяжелых геморрагических лихорадок с уровнем летальности 2-10%. Описаны многочисленные внутрилабораторные случаи заражения персонала КЛБ. Филогенетический анализ нуклеотидной последовательности вируса КЛБ подтвердил его вхождение в генетическую группу вирусов клещевого энцефалита.
Геморрагическая лихорадка Алькхурма была впервые описана в Саудовской Аравии в период с
1994 по 1999 годы. Во время вспышки геморрагической лихорадки уровень летальности достигал 25%, хотя заболело всего 24 человека. Генотипи-рование выделенного вируса обнаружило, что он имеет 89% гомологию с вирусом КЛБ [27]. Оценка дивергенции вирусов КЛБ и Алькхурма показала, что эти вирусы произошли от общего предшественника около 66-177 лет назад. Анализ генетического сходства 11 изолятов вируса Алькхурма показал, что они составляют гомогенную генетическую группу со временем совместной эволюции порядка 4-72 года. Все это позволяет говорить о том, что геморрагическая лихорадка Алькхурма возникла в современных исторических условиях.
Омская геморрагическая лихорадка (ОГЛ) была описана в 1943 году, а вирус ОГЛ был выделен в 1947 году. В настоящее время заболевание регистрируется в виде спорадических случаев в Омской и Новосибирской областях. Инкубационный период от 3 до 10 дней. Клиническая картина представляется в виде вирусной лихорадки средней тяжести, признаки поражения ЦНС очень редки. Геморрагические проявления обычно представлены капиллярными подкожными кровоизлияними, которые развиваются на 7-12 день заболевания. Болезнь протекает достаточно доброкачественно и с низким уровнем летальности. Большинство случаев заболевания встречается после прямых контактов человека с ондатрой, которая была завезена в Сибирь в 1928 году из Канады [28]. В период с 1988 по 1997 годы было зарегистрировано 165 случаев заболевания, и только 10 из них было связано с укусом клещей Dermacentor reticulates (marginatus), являющегося основным вектором для вируса ОГЛ. Возникновение данной инфекции связано с эволюцией предшественника вируса ОГЛ в ондатре и в клеще Dermacentor reticulates (marginatus) в течение приблизительно последних 75 лет на юге Западной Сибири. Нужно отметить, что ареалы распространения ОГЛ и ондатры не совпадают, причем вирус ОГЛ циркулирует на значительно меньший территории на стыке Новосибирской и Омской областей. Уровень гомологии нуклеотид-ной последовательности гена белка Е вируса ОГЛ и основных трех геновариантов ВКЭ составляет 80-82% [29]. Основные геноварианты ВКЭ отличаются между собой несколько меньше и этот уровень отличий соответствует 1700-2100 лет дивергенции. Это позволяет высказать гипотезу, что разделение вируса ОГЛ и ВКЭ от общего предшественника произошло значительно раньше, а роль нового хозяина вируса ОГЛ (ондатры) заключалась в активизации природных очагов этой инфекции и/или в ускоренной эволюции вируса ОГЛ в новом хозяине на юге Западной Сибири.
Таким образом, общая картина изменений, основанная на данных молекулярной эпидемиологии и исследованиях нуклеотидной структуры вируса клещевого энцефалита, показывает, что генетическая вариабельность и возможности изменчивости ВКЭ весьма широки. Это позволяет ВКЭ быть весьма успешными в эволюционном плане в современном мире и распространяться на огромных территориях Европы и Азии. Генетическая изменчивость и разнообразие вируса клещевого энцефалита еще не до конца изучены, что диктует необходимость дальнейших исследований. Именно исследование генетической изменчивости, особенностей генетической организации вируса клещевого энцефалита, а также других патогенных для человека флавивирусов, должны стать базой для дальнейшего развития и совершенствования методов профилактики, лечения и диагностики клещевого энцефалита.
Автор выражает глубокую благодарность В.А. Терновому за помощь при подготовке иллюстраций к данной работе.
TICK-BORNE ENCEPHALITIS VIRUS. THE GENETIC CHARACTERISTIC AND VARIABILITY IN MODERN WORLD
V.B. Loktev
A modern tick-borne encephalitis viruses (TBEV) are displayed a considerably genetic variability and are wide distributed on north part of Eurasian continent. A complete nucleotide sequences for 15 TBEV genomes were determined in last years. These data were allowed to analyze a phylogenetic relation between different species of the TBEV. The differences of nucleotide sequences of TBEV may be top out 18 % but differences of amino acid sequence are low and not exceed ever 9%. A novel genetic variant of TBEV such as Senzhang and Glubinnoe/2004 were discovered within Far Eastern subtype in last years. New hemorrhagic variants of TBEV Far Eastern subtype were also described in Western Siberia. Recently, TBEV of Far Eastern subtype was found in Siberia, Europe and Japan. It also suggests that highly pathogenic TBEV of Far Eastern subtypes are active and effective disseminating in new geographic regions for these viruses. Analysis of genetic variability a complete genome sequences of TBEVs and other flaviviruses was allowed to suggest a new classification for flaviviruses and to segregate four viral types of the TBEV: Western TBEV, Eastern TBEV, Turkish sheep TBEV and Louping ill TBEV in end of 2006.
Литература
1. Genetic characterization of tick-borne flaviviruses: New insights into evolution, pathogenetic determinants and taxonomy / G. Grard, G. Moureau, R.H. Charrel, et al. // Virology. - 2006. - doi:10.1016/j.virol.2006.09.015 [Epub ahead of print],
2. Monath, T.P. Flaviviruses, in Fields Virology Eds. Fields BN., Knipe., Howley P.M., / T.P. Monath, F.X. Heinz // Lippincott-Raven, PA-N.Y. - 1995. - Vol. 1. -P. 961-1034.
3. West Nile virus and other zoonotic viruses in Russia: examples of emerging-reemerging situations. / D.K. Lvov, A.M. Butenko, V.L. Gromashevsky, et al. // Arch. Virol. Suppl. - 2004. - Vol. 18. - P. 85-96.
4. A case of tick-borne encephalitis in Japan and isolation of the virus / I. Takashima, K. Morita, M. Chiba, et al. // J. Clin. Microbiol. - 1997. - Vol. 35. -P. 1943-1947.
5. Emergence and global spread of a dengue serotype 3, subtype III virus / W.B. Messer, DJ. Gubler, E. Harris, et al. // Emerg. Infect. Dis. - 2003. - Vol. 9. - P. 800-809.
6. Zaki, A.M. Isolation of a flavivirus related to the tick-borne encephalitis complex from human cases in Saudi Arabia /A.M. Zaki // Trans. R. Soc. Trop. Med. Hyg. -1997. — Vol. 91. — P. 179-181.
7. West Nile virus / G.L. Campbell, A.A. Marfin, R.S. Lanciotti, et al. // Lancet. Infect. Dis. - 2002. - Vol. 9. -P. 519-529.
8. Isolation of two strains of West Nile virus during an outbreak in Southern Russia, 1999 / D.K. Lvov, A.M. Butenko, V.L. Gromashevsky, et al. // Emerg. Infect. Dis.
- 2000. - Vol. 6. - P. 373-376.
9. Novel flavivirus or new lineage of West Nile virus, central Europe / T. Bakonyi, Z. Hubalek, I. Rudolf, et al. // Emerg. Infect. Dis. - 2005. - Vol. 11. - P. 225-231.
10. Japanese encephalitis in north Queensland, Australia, 1998 /J.N. Hanna, S.A. Ritchie, D.A. Phillips, et al. // Med. J. Aust. - 1999. - Vol. 170. - P. 533-536.
11. Identification of new flaviviruses in the Kokobera virus complex /D.J. Nisbet, K.J. Lee, A.F. van den Hurk, et al. //J. Gen. Virol. - 2005. - Vol. 86. - P. 121-124.
12. Tick-Borne Encephalitis with Hemorrhagic Syndrome, Novosibirsk Region, Russia, 1999 / V.A. Ternovoy, G.P. Kurzhukov, Y.V. Sokolov, et al. // Emerg. Inf. Dis. - 2003. - Vol. 9. - P. 743-746.
13. Complete genome sequences and phylogenetic analysis of West Nile virus strains isolated from the United States, Europe, and the Middle East / R.S. Lanciotti, G.D. Ebel, V. Deubel, et al. // Virology. - 2002. - Vol. 298.
- P. 96-105.
14. Emergence of Usutu virus, an African mosquito-borne flavivirus of the Japanese encephalitis virus group, central Europe / H. Weissenbock, J. Kolodziejek, A. Url, et al. // Emerg. Infect. Dis. - 2002. - Vol. 8. - P. 652-656.
15. Japanese Encephalitis Outbreak, India, 2005 / M. Parida, P.K. Dash, N.K. Tripathi, et al. // Emerg. Infect. Dis. - 2006. - Vol. 12. - P. 1427-1430.
16. Gritsun, T.S. Tick-borne encephalitis / T.S. Gritsun, V.A. Lashkevich, E.A. Gould // Antiviral Res. - 2003. -Vol. 57. - P. 129-146.
17. Tick-borne virus diseases of human interest in Europe / R.N. Charrel, H. Attoui, A. M. Butenko, et al. //Clin. Microbiol. Inf. - 2004. - Vol. 10. -P. 1040-1055.
18. Characterization of a Siberian Virus Isolated from a Patient with Progressive Chronic Tick-Borne Encephalitis /T.S. Gritsun, T.V. Frolova, A.I. Zhankov, et al. //J. Virol.
- 2003. - Vol. 77. - P. 25-36.
19. Roehrig, J.T. Antigenic structure of flavivirus proteins / J.T. Roehrig. // Adv. Virus. Res. - 2003. - Vol. 59.-P. 141-175.
20. Активация гена RIG-I, кодирующего DExH/D-белок, при инфекции клеток RH вирусом клещевого энцефалита / Г.С. Монастырская, М.Б. Костина, О.Б. Филюкова, и др. // Биоорган, химия. — 2004. — Т. 30.
- № 2. — С. 146-150.
21. Sequence analysis and genetic classification of tick-borne encephalitis viruses from Europe and Asia / M. Ecker, S.L. Allison, T. Meixner, e al. // J. Gen. Virol.
- 1999 - Vol. 80. - P. 179-185.
22. Casati, S. Diversity of the population of Tick-borne encephalitis virus infecting Ixodes ricinus ticks in an endemic area of central Switzerland (Canton Bern) / S. Casati, L. Gern, J-C. Piffaretti //J. Gen. Virol. - 2006
- Vol. 87. - P. 2235-2241.
23. An arbovirus cline across the northern hemisphere / P.M. Zanotto, G.F. Gao, T. Gritsun et al. // Virology.
- 1995. - Vol. 210. - P. 152-159.
24. Генетическое типирование штаммов вируса клещевого энцефалита на основе анализа уровней гомологии фрагмента гена белка оболочки / В. И. Злобин, Т. В. Демина, С. И. Беликов и др. // Вопр. вирусологии.
- 2001. - Т. 46. - № 1. - С. 17-22.
25. Анализ генетической вариабельности штаммов вируса клещевого энцефалита по первичной структуре фрагмента гена белка оболочки Е / В.И. Злобин, Т.В. Демина, Т.В. Бутина и др. // Вопр. вирусологии.
- 2001. - Т. 46. - № 1. - С. 12-16.
26. Epidemiology of tick-borne encephalitis (ТВЕ) and phylogenetic analysis of TBE viruses in Japan and Far Eastern Russia /1. Takashima, D. Hayasaka, A. Goto, et al. //J. Infect. Dis. - 2001. - Vol. 54. - P. 1-11.
27. Complete coding sequence of the Alkhurma virus, a tick-borne flavivirus causing severe hemorrhagic fever in humans in Saudi Arabia / R.N. Charrel, A.M. Zaki, H. Attoui, et al. // Biochem. Biophys. Res. Commun. — 2001.
- Vol. 287. - P. 455-461.
28. Бусыгин, Ф.Ф. Омская геморрагическая лихорадка (современное состояние проблемы) / Ф.Ф. Бусыгин // Вопр. вирусологии. — 2000. — Т. 45. — № 3.
- С. 4-9.
29. Analysis of the complete genome of the tick-borne flavivirus Omsk hemorrhagic fever virus / D. Lin, L. Li, D. Dick, et al. // Virology. - 2003. - Vol. 313. - P. 81-89.
