Microbiology

In the developing world, Ostre wirusowe zapalenie żołądka i jelit jest wyniszczające i stanowi główną przyczynę śmierci dzieci. Na całym świecie biegunka jest drugą główną przyczyną śmiertelności wśród dzieci poniżej piątego roku życia, a 70% dziecięcych zapaleń żołądka i jelit ma podłoże wirusowe. Jak już wspomniano, istnieje wiele bakterii odpowiedzialnych za biegunkę, ale wirusy również mogą ją powodować. E. coli i rotawirusy są najczęstszymi czynnikami sprawczymi w krajach rozwijających się. W tej części omówimy rotawirusy i inne, mniej powszechne wirusy, które również mogą powodować choroby przewodu pokarmowego.

Zapalenie jelit wywołane przez rotawirusy

Ryc. 1. Rotawirusy w próbce kału wizualizowane za pomocą mikroskopu elektronowego. (credit: Dr. Graham Beards)

Rotawirusy to dwuniciowe wirusy RNA z rodziny Reoviridae. Są one odpowiedzialne za powszechne choroby biegunkowe, chociaż zapobieganie poprzez szczepienia staje się coraz bardziej powszechne. Wirusy rozprzestrzeniają się głównie drogą fekalno-oralną (ryc. 1).

Wirusy te są szeroko rozpowszechnione wśród dzieci, zwłaszcza w ośrodkach opieki dziennej. CDC szacuje, że 95% dzieci w Stanach Zjednoczonych przebyło co najmniej jedno zakażenie rotawirusem do czasu osiągnięcia przez nie piątego roku życia. Ze względu na pamięć układu odpornościowego organizmu dorośli, którzy mają kontakt z rotawirusami, nie zarażają się nimi, a jeśli już, to bezobjawowo. Osoby starsze są jednak podatne na zakażenie rotawirusami ze względu na osłabienie układu odpornościowego wraz z wiekiem, dlatego infekcje mogą rozprzestrzeniać się w domach opieki i podobnych placówkach. W takich przypadkach zakażenie może zostać przeniesione od członka rodziny, u którego choroba może mieć charakter subkliniczny lub kliniczny. Wirus może być również przenoszony ze skażonych powierzchni, na których może przetrwać przez pewien czas.

U osób zakażonych występuje gorączka, wymioty i biegunka. Wirus może przetrwać w żołądku po posiłku, ale zwykle znajduje się w jelicie cienkim, szczególnie w komórkach nabłonkowych kosmków. Zakażenie może powodować nietolerancję pokarmową, szczególnie w odniesieniu do laktozy. Choroba pojawia się zwykle po okresie inkubacji trwającym około dwóch dni i utrzymuje się przez około jeden tydzień (od trzech do ośmiu dni). Bez leczenia wspomagającego, choroba może spowodować ciężką utratę płynów, odwodnienie, a nawet śmierć. Nawet w przypadku łagodniejszej choroby, powtarzające się infekcje mogą potencjalnie prowadzić do niedożywienia, szczególnie w krajach rozwijających się, gdzie infekcje rotawirusowe są powszechne z powodu złych warunków sanitarnych i braku dostępu do czystej wody pitnej. Pacjenci (zwłaszcza dzieci), którzy są niedożywieni po epizodzie biegunki, są bardziej podatni na zachorowania na biegunkę w przyszłości, co zwiększa ryzyko zgonu z powodu zakażenia rotawirusem.

Najczęstszym narzędziem klinicznym służącym do diagnozowania jest test immunoenzymatyczny, który wykrywa wirusa w próbkach kału. Stosowane są również testy aglutynacji lateksowej. Dodatkowo, wirus może być wykryty za pomocą mikroskopii elektronowej i RT-PCR.

Leczenie jest podtrzymujące za pomocą doustnej terapii nawadniającej. Dostępne są również szczepienia profilaktyczne. W Stanach Zjednoczonych szczepionki przeciwko rotawirusom są częścią standardowego schematu szczepień, a ich podawanie odbywa się zgodnie z wytycznymi Światowej Organizacji Zdrowia (WHO). WHO zaleca, aby wszystkie niemowlęta na całym świecie otrzymały szczepionkę przeciwko rotawirusom, pierwszą dawkę między 6 a 15 tygodniem życia, a drugą przed 32 tygodniem.

Zapalenie żołądka i jelit wywołane przez norowirusy

Norowirusy, powszechnie znane jako wirusy Norwalk, są kaliciwirusami. Kilka szczepów może powodować zapalenie żołądka i jelit. Rocznie odnotowuje się miliony przypadków, głównie u niemowląt, małych dzieci i osób starszych. Wirusy te są łatwo przenoszone i bardzo zaraźliwe. Znane są z wywoływania powszechnych infekcji w grupach ludzi przebywających w ograniczonych przestrzeniach, np. na statkach wycieczkowych. Wirusy mogą być przenoszone przez kontakt bezpośredni, przez dotykanie skażonych powierzchni oraz przez skażoną żywność. Ponieważ wirusy nie są zabijane przez środki dezynfekujące stosowane w standardowych stężeniach do zabijania bakterii, ryzyko przeniesienia pozostaje wysokie, nawet po oczyszczeniu.

Znaki i objawy zakażenia norowirusami są podobne do tych występujących w przypadku rotawirusów, z wodnistą biegunką, łagodnymi skurczami i gorączką. Dodatkowo, wirusy te czasami powodują wymioty rzutowe. Choroba jest zwykle stosunkowo łagodna, rozwija się w ciągu 12 do 48 godzin po ekspozycji i ustępuje w ciągu kilku dni bez leczenia. Może jednak wystąpić odwodnienie.

Norowirusy mogą być wykrywane za pomocą PCR lub testów immunoenzymatycznych (EIA). Preferowanym podejściem jest RT-qPCR, ponieważ EIA jest niewystarczająco czuła. Jeśli EIA jest używana do szybkiego testowania, diagnoza powinna być potwierdzona przy użyciu PCR. Nie są dostępne żadne leki, ale choroba jest zwykle samoograniczająca się. Może być stosowana terapia nawadniająca i uzupełnianie elektrolitów. Dobra higiena, mycie rąk i staranne przygotowywanie żywności zmniejszają ryzyko zakażenia.

Zapalenie żołądka i jelit wywołane przez astrowirusy

Astrowirusy są jednoniciowymi wirusami RNA (rodzina Astroviridae), które mogą powodować ciężkie zapalenie żołądka i jelit, szczególnie u niemowląt i dzieci. Oznaki i objawy obejmują biegunkę, nudności, wymioty, gorączkę, bóle brzucha, bóle głowy i złe samopoczucie. Wirusy przenoszone są drogą fekalno-oralną (skażona żywność lub woda). W celu postawienia diagnozy analizuje się próbki stolca. Badania mogą obejmować testy immunoenzymatyczne i immunologiczną mikroskopię elektronową. Leczenie obejmuje wspomagające nawadnianie i uzupełnianie elektrolitów w razie potrzeby.

Zapalenie wątroby

Zapalenie wątroby jest ogólnym terminem oznaczającym zapalenie wątroby, które może mieć różne przyczyny. W niektórych przypadkach przyczyną jest zakażenie wirusowe. Istnieje pięć głównych wirusów zapalenia wątroby, które mają znaczenie kliniczne: wirusy zapalenia wątroby typu A (HAV), B (HBV), C (HCV), D, (HDV) i E (HEV) (rysunek 3). Należy pamiętać, że inne wirusy, takie jak wirus Epsteina-Barr (EBV), wirus żółtej gorączki i wirus cytomegalii (CMV) również mogą wywoływać zapalenie wątroby i zostały omówione w rozdziale Zakażenia wirusowe układu krwionośnego i limfatycznego.

Rysunek 3. Pięć głównych typów wirusów wywołuje zapalenie wątroby. HAV jest nierozwiniętym wirusem ssRNA(+) i należy do rodziny pikornawirusów (IV grupa Baltimore). HBV to wirus otoczkowy dsDNA, replikujący się przy udziale odwrotnej transkryptazy, należący do rodziny hepadnawirusów (VII grupa Baltimore). HCV jest otoczonym wirusem ssRNA(+) i należy do rodziny flawiwirusów (grupa Baltimore IV). HDV jest otoczkowym wirusem ssRNA(-), który jest kolisty (grupa Baltimore V). Wirus ten może się rozmnażać tylko w obecności HBV. HEV jest nierozwiniętym wirusem ssRNA(+) i członkiem rodziny hepeviridae (IV grupa Baltimore).

Chociaż pięć wirusów zapalenia wątroby różni się między sobą, mogą one powodować pewne podobne oznaki i objawy, ponieważ wszystkie mają powinowactwo do hepatocytów (komórek wątroby). HAV i HEV mogą być zakażone przez spożycie, podczas gdy HBV, HCV i HDV są przenoszone przez kontakt pozajelitowy. Możliwe jest, aby osoby stały się długotrwałymi lub przewlekłymi nosicielami wirusów zapalenia wątroby.

Wirus przedostaje się do krwi (wiremia), rozprzestrzeniając się do śledziony, nerek i wątroby. Podczas replikacji wirusa dochodzi do zakażenia hepatocytów. Zapalenie jest wywoływane przez hepatocyty, które replikują się i uwalniają więcej wirusa zapalenia wątroby. Do oznak i objawów należą złe samopoczucie, brak łaknienia, utrata apetytu, ciemny mocz, ból w prawym górnym kwadrancie brzucha, wymioty, nudności, biegunka, bóle stawów i szary stolec. Dodatkowo, gdy wątroba jest chora lub uszkodzona, nie jest w stanie skutecznie rozkładać hemoglobiny, a w organizmie może gromadzić się bilirubina, która nadaje skórze i błonom śluzowym żółtawe zabarwienie, co jest stanem zwanym żółtaczką (rysunek 4). W ciężkich przypadkach może dojść do śmierci z powodu martwicy wątroby.

Ryc. 4. (a) Zapalenie wątroby jest zapaleniem wątroby wynikającym z różnych przyczyn pierwotnych. Może powodować żółtaczkę. (b) Żółtaczka charakteryzuje się zażółceniem skóry, błon śluzowych i twardówki oczu. (credit b left: modification of work by James Heilman, MD; credit b right: modification of work by „Sab3el3eish”/Wikimedia Commons)

Pomimo wielu podobieństw, każdy z wirusów zapalenia wątroby ma swoje unikalne cechy. HAV jest zazwyczaj przenoszony drogą fekalno-oralną, poprzez bliski kontakt osobisty lub kontakt ze skażoną wodą lub żywnością. Wirusowe zapalenie wątroby typu A może rozwinąć się po okresie inkubacji trwającym od 15 do 50 dni (średnia wynosi 30). Zazwyczaj przebiega ono łagodnie lub nawet bezobjawowo i ustępuje samoistnie w ciągu kilku tygodni lub miesięcy. Cięższa postać, piorunujące zapalenie wątroby, występuje rzadko, ale charakteryzuje się wysoką śmiertelnością wynoszącą 70-80%. Szczepienie jest dostępne i zalecane szczególnie dzieciom (w wieku od jednego do dwóch lat), osobom podróżującym do krajów o podwyższonym ryzyku, osobom z chorobami wątroby i niektórymi innymi schorzeniami oraz osobom zażywającym narkotyki.

Chociaż HBV wiąże się z podobnymi objawami, sposób przenoszenia i wyniki leczenia są różne. Wirus ten ma średni okres inkubacji 120 dni i jest ogólnie związany z ekspozycją na zakaźną krew lub płyny ustrojowe, takie jak nasienie lub ślina. Do zakażenia może dojść przez nakłucie skóry, przez łożysko lub przez kontakt śluzówkowy, ale nie rozprzestrzenia się przez przypadkowe kontakty, takie jak przytulanie, trzymanie za rękę, kichanie lub kaszel, a nawet przez karmienie piersią lub całowanie. Ryzyko zakażenia jest największe u osób stosujących dożylne środki odurzające lub mających kontakt seksualny z osobą zakażoną. Pracownicy służby zdrowia są również narażeni na ryzyko zakłucia igłą i innych zranień podczas leczenia zakażonych pacjentów. Zakażenie może przejść w stan przewlekły i rozwinąć się do marskości lub niewydolności wątroby. Wiąże się również z rakiem wątroby. Zakażenia przewlekłe wiążą się z najwyższą śmiertelnością i częściej występują u niemowląt. Około 90% zakażonych niemowląt staje się przewlekłymi nosicielami, w porównaniu z zaledwie 6-10% zakażonych dorosłych. Szczepienia są dostępne i zalecane dzieciom w ramach standardowego schematu szczepień (jedna dawka po urodzeniu, druga do 18 miesiąca życia) oraz osobom dorosłym o podwyższonym ryzyku (np. chorym na niektóre choroby, przyjmującym dożylnie narkotyki oraz uprawiającym seks z wieloma partnerami). Agencje opieki zdrowotnej są zobowiązane do zaoferowania szczepionki przeciwko HBV wszystkim pracownikom, którzy są zawodowo narażeni na kontakt z krwią i/lub innymi materiałami zakaźnymi.

HCV jest często niezdiagnozowany i dlatego może być bardziej rozpowszechniony niż jest to udokumentowane. Jego średni okres inkubacji wynosi 45 dni i jest przenoszony przez kontakt z zakażoną krwią. Chociaż niektóre przypadki są bezobjawowe i/lub ustępują samoistnie, 75%-85% zakażonych osób staje się przewlekłymi nosicielami. Prawie wszystkie przypadki są wynikiem transmisji parenteralnej, często związanej z dożylnym przyjmowaniem narkotyków lub transfuzjami. Ryzyko jest największe u osób, które w przeszłości lub obecnie zażywały narkotyki dożylnie lub miały kontakt seksualny z osobami zakażonymi. Choroba rozprzestrzenia się również poprzez skażone produkty krwiopochodne, a nawet może być przenoszona przez skażone produkty osobiste, takie jak szczoteczki do zębów i maszynki do golenia. Ostatnio opracowano nowe leki, które wykazują dużą skuteczność w leczeniu HCV i które są dostosowane do konkretnego genotypu powodującego zakażenie.

HDV jest rzadki w Stanach Zjednoczonych i występuje tylko u osób, które są już zakażone HBV, którego wymaga do replikacji. Dlatego szczepienie przeciwko HBV chroni również przed zakażeniem HDV. HDV jest przenoszony przez kontakt z zakażoną krwią.

Zakażenia HEV są również rzadkie w Stanach Zjednoczonych, ale wiele osób ma dodatnie miano przeciwciał dla HEV. Wirus rozprzestrzenia się najczęściej drogą fekalno-oralną poprzez skażenie żywności i/lub wody, lub poprzez kontakt człowiek-osoba, w zależności od genotypu wirusa, który różni się w zależności od lokalizacji. Istnieją cztery genotypy, które różnią się nieco sposobem przenoszenia, rozmieszczeniem i innymi czynnikami (na przykład dwa są zoonotyczne, dwa nie, a tylko jeden powoduje przewlekłe zakażenie). Genotypy trzy i cztery są przenoszone wyłącznie drogą pokarmową, natomiast genotypy jeden i dwa są przenoszone również drogą wodną i fekalno-oralną. Genotyp pierwszy jest jedynym typem przenoszonym z człowieka na człowieka i jest najczęstszą przyczyną wybuchów epidemii HEV. Spożycie niedogotowanego mięsa, zwłaszcza jelenia lub wieprzowiny, oraz skorupiaków może prowadzić do zakażenia. Genotypy trzeci i czwarty są chorobami odzwierzęcymi, a więc mogą być przenoszone przez zakażone zwierzęta, które są spożywane. Kobiety w ciąży są szczególnie narażone na ryzyko. Choroba ta ustępuje zwykle samoistnie w ciągu dwóch tygodni i nie wydaje się powodować przewlekłego zakażenia.

Ogólne badania laboratoryjne w kierunku zapalenia wątroby rozpoczynają się od badania krwi w celu zbadania czynności wątroby (Tabela 2). Jeżeli wątroba nie funkcjonuje prawidłowo, we krwi stwierdza się podwyższone stężenie fosfatazy alkalicznej, aminotransferazy alaninowej (ALT), aminotransferazy asparaginianowej (AST), bilirubiny bezpośredniej, bilirubiny całkowitej, albuminy w surowicy, białka całkowitego w surowicy oraz globuliny i stosunku albumina/globulina (A/G). Niektóre z nich wchodzą w skład kompletnego panelu metabolicznego (CMP), który może najpierw sugerować możliwy problem z wątrobą i wskazywać na konieczność przeprowadzenia bardziej kompleksowych badań. Panel badań serologicznych wirusa zapalenia wątroby może być stosowany do wykrywania przeciwciał dla wirusów zapalenia wątroby typu A, B, C i czasami D. Dodatkowo dostępne są inne badania immunologiczne i genomowe.

W przypadku zakażenia wirusem zapalenia wątroby często nie jest dostępne specyficzne leczenie inne niż leczenie podtrzymujące, odpoczynek i płyny, z wyjątkiem HCV, które często jest samoograniczające się. Immunoglobuliny mogą być stosowane profilaktycznie po ewentualnej ekspozycji. Stosowane są również leki, w tym interferon alfa 2b i leki przeciwwirusowe (np. lamiwudyna, entekawir, adefowir i telbiwudyna) w przypadku zakażeń przewlekłych. Wirusowe zapalenie wątroby typu C można leczyć interferonem (w monoterapii lub w skojarzeniu z innymi metodami leczenia), inhibitorami proteazy i innymi lekami przeciwwirusowymi (np. inhibitorem polimerazy sofosbuvirem). Powszechnie stosowane są terapie skojarzone. W przewlekłych przypadkach HEV można stosować leki przeciwwirusowe i immunosupresyjne. W ciężkich przypadkach może być konieczny przeszczep wątroby. Dodatkowo dostępne są szczepionki, które zapobiegają zakażeniu wirusami HAV i HBV. Szczepionka przeciwko HAV chroni również przed HEV. Szczepionka przeciwko HBV chroni również przed HDV. Nie ma szczepionki przeciwko HCV.