Norovirus infection: clinic and diagnosis in modern conditions

Cover Page

Cite item

Full Text

Abstract

At present noroviruses, RNA viruses of the family Caliciviridae, are the main etiologic factor of sporadic cases and epidemic outbreaks of acute viral gastroenteritis all over the world. In the current context, there is a clear trend towards an increase in the incidence of norovirus infection in all age groups, which defines this infection as an important global health and public health problem. The disease often resolves on its own, but norovirus can cause mild to severe acute gastroenteritis with general intoxication. Severe norovirus infection, life-threatening complications and fatal outcomes are more common in young children, the elderly and patients with immunosuppression. The existence of chronic norovirus infection in immunodeficient individuals has been proven. Superinfection, viral-bacterial intestinal mixt-infection, and recurrences of the disease are possible. In pregnant women in the structure of causes of acute viral gastroenteritis, norovirus infection prevails over other viral agents. Asymptomatic course of the infection is widespread, with persistent release of the virus from the body into the environment for up to several years. This paper aims to provide an up-to-date understanding of norovirus infection, its main clinical characteristics and manifestations, as well as modern laboratory diagnostic methods necessary for the quality and rapid verification of the diagnosis and implementation of infection control measures to reduce the spread of norovirus. In addition, current data reflecting statistics on the incidence of sporadic norovirus infections at the onset of a new coronavirus pandemic are presented. Current data on laboratory molecular-biological and serological diagnostic methods for the detection of noroviruses in biologic materials of patients and virus isolates are described. The most frequently used methods are immuno-enzyme analysis for detection of norovirus antigens of genogroups GI and GII, rapid immunochromatographic assays and quantitative real-time reverse transcription polymerase chain reaction. The wide range of analytical techniques necessitates their introduction into widespread clinical practice.

Full Text

Введение

Во многих странах мира возбудители вирусной природы занимают ведущее место в структуре причин острых кишечных инфекций. Возрастающая доступность методов лабораторной диагностики и совершенствование методов регистрации и мониторинга кишечных инфекций дают возможность широко выявлять различных возбудителей вирусных диарей. В настоящее время норовирусы признаны самой частой причиной спорадических случаев и эпидемических вспышек вирусных гастроэнтеритов [8, 21]. Норовирусная инфекция широко распространена: её частота составляет до 20% всех случаев острого гастроэнтерита во всем мире, независимо от возраста, пола, социального положения [6], а также до 30% эпидемий диареи в развитых странах [1]. В Российской Федерации с 2011 по 2020 гг. отмечается тенденция к росту заболеваемости норовирусной инфекцией [5]. В подавляющем большинстве она протекает в легкой форме. Основными клиническими проявлениями являются тошнота, рвота и диарея [1, 10]. Однако в некоторых случаях заболевание может вызывать тяжелое течение с развитием обезвоживания и неблагоприятным исходом, особенно у детей, лиц с ослабленным иммунитетом и пожилых людей [6, 8, 10]. Своевременное осуществление мер инфекционного контроля остается основой борьбы со вспышками норовируса [25]. Поскольку быстрый рост заболеваемости норовирусной инфекцией является серьезной проблемой общественного здравоохранения, быстрая и качественная лабораторная диагностика имеет немаловажное значение для осуществления мер контроля, направленных на сокращение распространения вируса и масштабов вспышек.

Основная часть

Классическим течением норовирусной инфекции у неиммунного организма является острый гастроэнтерит [29]. Впервые вирус был идентифицирован во время вспышки 1968 года в Норуолке, клиническая картина заболевания проявлялась в основном такими симптомами, как тошнота, рвота, диарея и субфебрильная температура [25]. Дальнейшие исследования норовирусов позволили получить более сложное представление об инфекции.

Заболевание может протекать как с выраженной симптоматикой, так и бессимптомно с длительным (от 20 до 40 дней) выделением вируса в окружающую среду и его широкой циркуляцией [8]. По данным исследований, пик выделения приходится на острый период болезни (105- 109 вирусных копий на 1 г фекалий) [28].

Инкубационный период относительно короткий, по результатам исследований в среднем он составляет 24-48 часов, реже, примерно в 5% случаев, он сокращается до 12 часов [19].

Характерно острое начало заболевания. Клинические наблюдения показали, что для норовирусного гастроэнтерита характерен умеренно выраженный интоксикационный синдром, проявляющийся вялостью, слабостью, ознобом, головной болью, миалгиями, снижением аппетита. Лихорадка может быть различной степени выраженности, чаще бывает субфебрильной и непродолжительной [3, 21]. Наиболее частыми симптомами поражения желудочно-кишечного тракта являются тошнота и нечастая кратковременная рвота, диарея, боли в животе, метеоризм. Диарея при норовирусной инфекции осмотического типа: стул водянистый, желтого или зеленого цвета, без патологических примесей, в количестве от 4 до 8 раз в день [3]. Чаще отмечаются умеренные, ноющие, реже схваткообразные боли в эпигастрии и мезогастрии. У большинства больных средняя продолжительность этих симптомов составляет 1-3 дня [25].

В структуре причин острого вирусного гастроэнтерита у беременных выявлено существенное преобладание норовирусной этиологии заболевания - 51,4%. Заболевание у беременных женщин протекает чаще в среднетяжелой форме и имеет характерные для норовирусной инфекции клинические черты, которые манифестируют в первые сутки. Лихорадка регистрировалась у всех пациенток, которая в большинстве случаев была субфебрильной и продолжалась 1-3 дня. Частота водянистой диареи варьировала от 5 до 14 раз в сутки, частота рвоты - от 1 до 9 раз в сутки. Продолжительность болевого синдрома составляла 1-3 дня. Большинство беременных отмечали боли в мезогастрии, реже – в эпигастрии и по всему животу. Ни у одной пациентки с норовирусным гастроэнтеритом не было угрозы прерывания беременности. У всех пациенток выраженность эксикоза не превышала I степени [2].

Распространенность бессимптомного течения инфекции в разных странах мира достигает до 49%. Бессимптомное выделение вируса из организма имеет не только эпидемиологическое, но и диагностическое значение. Диарея, вызванная другим инфекционным агентом, у бессимптомного носителя может быть ошибочно диагностирована как вызванная норовирусами [25].

Иммуносупрессия значительно изменяет характер норовирусной инфекции, приводя к более продолжительному и тяжелому течению заболевания, а также чрезвычайно стойкому выделению вируса. У людей с иммунодефицитными состояниями доказана роль норовирусов в развитии хронической инфекции [30]. Вместе с тем, при хроническом течении отмечается более длительное выделение вируса, продолжающееся от нескольких недель до нескольких лет [8].

Пожилой и ранний детский возраст являются факторами риска тяжелого течения норовирусной инфекции и неблагоприятного исхода. Во многих клинических исследованиях описаны тяжелые патологические состояния, обусловленные норовирусом. У новорожденных, особенно с низкой массой тела и недоношенных, на фоне инфекции может развиться постинфекционный синдром раздраженного кишечника, а также некротический энтероколит, являющийся серьезным опасным для жизни заболеванием [15, 27]. Имеются данные о случае развития опасной для жизни ишемии и перфорации толстой кишки из-за инфекции, вызванной норовирусом, у взрослых [7]. Возможно развитие внекишечных осложнений, таких как судороги у детей раннего возраста, острое нарушение функции печени и энцефалопатия, ассоциированных с норовирусной инфекцией [16, 17, 24].

Согласно данным исследований, норовирус является одной из основных причин вирусной диареи у онкологических больных. У таких пациентов инфекция протекает хронически, способствуя изменению барьерной функции слизистой оболочки кишечника, снижению качества жизни, развитию кахексии, необходимости прерывания лечения онкологического заболевания [18]. По результатам десятилетнего ретроспективного исследования в онкологическом центре с 2005 по 2015 год вирусно-ассоциированная диарея, вызванная норовирусом, встречалась примерно в 50% случаев [12].

Норовирус недавно был определен как основная причина тяжелой диареи среди реципиентов трансплантата почки. Хроническая норовирусная инфекция развивается после трансплантации на фоне иммуносупрессивной терапии. В клиническом исследовании были установлены возможные риски развития инфекции: предтрансплантационный диабет и лимфопения, что подчеркивает необходимость индивидуальных иммуносупрессивных режимов у пациентов из группы риска и усиленных профилактических стратегий для сохранения функции трансплантата [13].

У ВИЧ-инфицированных пациентов норовирусная инфекция характеризуется тяжелой энтеропатией, обусловленной атрофией ворсинок эпителия кишечника, и развитием синдрома мальабсорбции. Диарея разрешается после улучшения ответа Т-клеток (CD4+) на антиретровирусную терапию. У людей, страдающих первичными иммунодефицитными состояниями, часто встречаются симптомы острого гастроэнтерита, связанные с норовирусной инфекцией. Выделение вируса в окружающую среду у пациентов с симптомами наблюдалось в три раза чаще, чем у пациентов с бессимптомным течением. [30].

Пациенты с хронической норовирусной инфекцией могут быть подвержены развитию суперинфекции и возникновению рецидивов. По результатам исследований около 67% пациентов, которые перестали выделять вирус, были повторно инфицированы другим генотипом, поскольку люди с ослабленным иммунитетом остаются восприимчивыми к новым норовирусным инфекциям. Суперинфекция развивалась у 17% хронически инфицированных людей [9]. В клиническом материале пациентов, поступающих с острой диареей, часто выявляется ассоциация норовируса с другими возбудителями острой кишечной инфекции. При комплексном специфическом лабораторном обследовании взрослых больных острой диареей наряду с генетическим маркером норовируса примерно у 50% лиц одновременно выявляются другие энтеропатогены, в том числе бактериальные - более чем у трети пациентов, что подтверждает высокую вероятность вирусно-бактериальной кишечной микст-инфекции [4].

В настоящее время активно обсуждается влияние новой коронавирусной инфекции на течение норовирусного гастроэнтерита. Результаты исследования в Соединенных Штатах Америки (Филадельфия, штат Пенсильвания) показали устойчивое снижение положительных реакций на норовирус в образцах стула и снижение частоты регистрации спорадических случаев норовирусной инфекции после начала пандемии COVID-19 [23]. В Российской Федерации в 2020 году показатель заболеваемости норовирусной инфекцией снизился в 2 раза по сравнению с 2019 годом, что также может быть связано с началом пандемии новой коронавирусной инфекции [5].

Клиническая картина норовирусного гастроэнтерита во многом сходна с другими вирусными острыми гастроэнтеритами, именно поэтому необходима лабораторная верификация диагноза. Молекулярно-биологические и серологические лабораторные методы позволяют окончательно и достоверно установить этиологию заболевания, однако если такие диагностические методы недоступны, для быстрого выявления вспышек норовируса пользуются клинико-эпидемиологическими критериями Каплана:

  1. Рвота более чем в 50% случаев;
  2. Средний инкубационный период от 24 до 48 часов;
  3. Средняя продолжительность болезни от 12 до 60 часов;
  4. Отрицательный бактериальный посев на кишечные инфекции.

Стоит учитывать, что эти критерии имеют умеренную чувствительность, что требует дальнейшего лабораторного подтверждения норовирусной инфекции [21].

За последние годы был достигнут значительный прогресс в разработке диагностических методов для обнаружения норовирусов человека. В качестве биологического материала преимущественно используют образцы кала, поскольку они содержат большее количество вируса. Обнаружение норовируса в образцах испражнений с использованием молекулярных методов в настоящее время является рутинным исследованием [23, 29]. Правильность интерпретации результатов диагностических тестов на норовирус зависит от качества образцов, представленных на анализ. Они должны быть собраны в специальный закрытый контейнер в течение 48–72 часов с момента появления симптомов. Перед исследованием образцы следует охладить до 4°C или заморозить при -20°C для длительного хранения. Рвотные массы являются альтернативным биологическим материалом для исследований на норовирус, который можно использовать в качестве дополнения к анализу образцов кала во время расследований эпидемических вспышек [25].

Достаточно широко используется иммуноферментный анализ (ИФА) для выявления антигенов норовируса геногрупп GI и GII в образцах кала. Чувствительность этого метода оценивается как 60-90%, при специфичности, близкой к 100%. Факторы, от которых зависит процент чувствительности, включают вирусную нагрузку в биологическом материале и вирусные генотипы, представленные в наборе образцов. Несколько исследований, в которых оценивалась эффективность ИФА для выявления норовируса при расследовании эпидемических вспышек по сравнению со случаями спорадического гастроэнтерита, показали, что эти анализы более чувствительны в условиях вспышки [11, 14].

Обнаружение антигена норовируса с помощью экспресс-иммунохроматографических анализов может стать альтернативой стандартным ИФА для скрининга кала в условиях непосредственного оказания медицинской помощи. Чувствительность экспресс-метода составляет от 17-92%. Тесты имеют высокую специфичность около 100%. Учитывая эти характеристики, положительные результаты теста являются надежными, хотя отрицательные результаты теста могут потребовать подтверждения с помощью полимеразной цепной реакции с обратной транскрипцией [21, 25].

Полимеразная цепная реакция с обратной транскрипцией (ОТ-ПЦР) является золотым стандартом для обнаружения и типирования норовируса. При обычной ОТ-ПЦР чувствительность отдельных анализов составляет 52-73%, что обуславливает низкую эффективность метода. Этот недостаток метода устранен с разработкой ОТ-ПЦР в реальном времени для обнаружения и генотипирования норовирусов. В большинстве современных анализов используются специфичные для геногрупп олигонуклеотидные праймеры и флуоресцентные зонды, обычно нацеленные на небольшую область генома. Существуют мультиплексные анализы, которые позволяют одновременно обнаружить наличие нескольких генотипов норовирусов. Например, одновременное обнаружение штаммов GI и GII [22, 26].

За последние 50 лет методы диагностики норовирусов значительно улучшились. В современных условиях все больше расширяется спектр аналитических методик. Новые разработки в области молекулярной лабораторной диагностики норовирусной инфекции включают биосенсоры (такие как моноклональные антитела, аптамеры), исследованные на предмет их способности концентрировать норовирусы, анализы на основе микроматриц и анализы на основе омиксов [20, 31].

Заключение

В условиях современного мира, широкое распространение норовирусной инфекции и тенденция к росту заболеваемости создает опасность возникновения масштабных эпидемических вспышек. Необходимо внедрение в рутинную клиническую практику доступных универсальных тест-систем для быстрой и эффективной диагностики норовирусной инфекции. Именно быстрая диагностика и определение подтипов норовирусов имеет решающее значение для предотвращения распространения вируса во всем мире, а также для совершенствования своевременной терапии.

×

About the authors

M. A. Musin

Federal State Budgetary Educational Institution of Higher Education "Omsk State Medical University", Ministry of Health of the Russian Federation

Email: nikolskayami@bk.ru

студентка 504 группы 

Russian Federation, Omsk

M. I. Nikolskaya

Federal State Budgetary Educational Institution of Higher Education "Omsk State Medical University", Ministry of Health of the Russian Federation

Author for correspondence.
Email: nikolskayami@bk.ru
Russian Federation, Omsk

References

  1. Infectious Diseases: National Guide / Ed. Yushchuk N.D., Vengerov Yu.Ya. - M.: GEOTAR-Media, 2009: 750-751. Russian. (Инфекционные болезни: национальное руководство / Под ред. Ющука Н.Д., Венгерова Ю.Я. - М.:ГЭОТАР-Медиа, 2009: 750-751).
  2. Kapustin D.V., Krasnova E.I., Khokhlova N.I. et al. Acute viral gastroenteritis in pregnant women. Ex-perimental and Clinical Gastroenterology. 2018; (11): 75-82.doi: 10.31146/1682-8658-ecg-159-11-75-82 Russian. (Капустин Д.В., Краснова Е.И., Хох-лова Н.И. и соавт. Острый вирусный гастроэнте-рит у беременных. Экспериментальная и клини-ческая гастроэнтерология. 2018; (11): 75-82.doi: 10.31146/1682-8658-ecg-159-11-75-82)
  3. Kapustin D.V., Khokhlova N.I., Krasnova E.I. et al. Modern aspects of acute gastroenteritis of viral eti-ology. Journal of Siberian Medical Sciences. 2019; (2): 106-117. doi: 10.31549/2542-1174-2019-2-106-117 Russian. (Капустин Д.В., Хохлова Н.И., Крас-нова Е.И. и соавт. Современные аспекты острого гастроэнтерита вирусной этиологии. Journal of Siberian Medical Sciences. 2019; (2): 106-117. doi: 10.31549/2542-1174-2019-2-106-117)
  4. Kozhukhova E.A., Gorbova I.V. Characteristics of cases of acute diarrhea in adult patients with a pos-itive reaction of clinical material to norovirus. Infec-tion and immunity. 2019; 9 (2): 375-380. doi: 10.15789/2220-7619-2019-2-375-380 Russian. (Ко-жухова Е.А., Горбова И.В. Характеристика слу-чаев острой диареи у взрослых больных с пози-тивной реакцией клинического материала на норовирус. Инфекция и иммунитет. 2019; 9(2): 375-380. doi: 10.15789/2220-7619-2019-2-375-380)
  5. On the state of sanitary and epidemiological well-being of the population in the Russian Federation in 2020: State report. Moscow: Federal Service for Supervision of Consumer Rights Protection and Human Welfare, 2021: 145-147. Russian. (О состоя-нии санитарно-эпидемиологического благополу-чия населения в Российской Федерации в 2020 году: Государственный доклад. М.: Федеральная служба по надзору в сфере защиты прав потре-бителей и благополучия человека, 2021: 145-147)
  6. Ahmed S.M., Hall AJ., Robinson A.E., et al. Global prevalence of norovirus in cases of gastroenteritis: a systematic review and meta-analysis. Lancet Infect Dis. 2014; 14(8): 725-730. doi: 10.1016/S1473-3099(14)70767-4
  7. Beredjiklian C.M., Olf M., Abusaman A., Becker R., Jonescheit J. Case report: Colon ischemia and per-foration as a result of Norovirus infection. Int. J. Surg. Case Rep. 2021;78: 85-87. doi: 10.1016/j.ijscr.2020.11.130
  8. Bok K., Green K.Y. Norovirus gastroenteritis in im-munocompromised patients. New Engl. J. Med. 2013; 368 (10): 971. doi: 10.1056 / NEJMc1301022
  9. Brown J.R., Roy S., Tutill H., Williams R., Breuer J. Super-infections and relapses occur in chronic no-rovirus infections. Journal of Clinical Virology: the Official Publication of the Pan American Society for Clinical Virology. 2017; 96: 44-48. doi: 10.1016/j.jcv.2017.09.009
  10. Capece G., Gignac E. Norovirus. Treasure Island: StatPearls Publishing; 2021.
  11. URL: https://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK513265/ Last Update: August 11, 2021.
  12. Costantini V., Grenz L., Fritzinger A., et al. Diag-nostic accuracy and analytical sensitivity of IDEIA Norovirus assay for routine screening of human no-rovirus. Journal of Clinical Microbiology. 2010; 48 (8): 2770-2778. doi: 10.1128/JCM.00654-10
  13. Ghosh N., Malik F.A., Daver R.G., Vanichanan J., Okhuysen P.C. Viral associated diarrhea in immun-ocompromised and cancer patients at a large com-prehensive cancer center: a 10-year retrospective study. Infect Dis (Lond). 2017; 49(2): 113-119. doi: 10.1080/23744235.2016.1224384
  14. Gras J., Abdel-Nabey M., Dupont A., Le Goff J., Mo-lina J.M., Peraldi M.N. Clinical characteristics, risk factors and outcome of severe Norovirus infection in kidney transplant patients: a case-control study. BMC Infect Dis. 2021; 21(1): 351. doi: 10.1186/s12879-021-06062-2
  15. Gray J.J., Kohli E., Ruggeri F.M., et al. European multicenter evaluation of commercial enzyme im-munoassays for detecting norovirus antigen in fecal samples. Clinical and Vaccine Immunology: CVI. 2007; 14(10): 1349-1355. doi: 10.1128/CVI.00214-07
  16. Hassan E., Baldridge M.T. Norovirus encounters in the gut: multifaceted interactions and disease out-comes. Mucosal Immunology. 2019; 12(6): 1259-1267. doi: 10.1038/s41385-019-0199-4
  17. Hu M.H., Lin K.L., Wu C.T., Chen S.Y., Huang G.S. Clinical Characteristics and Risk Factors for Sei-zures Associated With Norovirus Gastroenteritis in Childhood. Journal of Child Neurology. 2017; 32(9): 810-814. doi: 10.1177/0883073817707302
  18. Ito S., Takeshita S., Nezu A., et al. Norovirus-associated encephalopathy. The Pediatric Infec-tious Disease Journal. 2006; 25(7): 651-652. doi: 10.1097/01.inf.0000225789.92512.6d
  19. Kondapi D.S., Ramani S., Estes M.K., Atmar R.L., Okhuysen P.C. Norovirus in Cancer Patients: A Re-view. Open Forum Infect Dis. 2021; 8(6): 126. doi: 10.1093/ofid/ofab126
  20. Lee R.M., Lessler J., Lee R.A., et al. Incubation pe-riods of viral gastroenteritis: a systematic review. BMC Infectious Diseases. 2013; 13: 446. doi: 10.1186/1471-2334-13-446
  21. Liu L., Moore M.D. A survey of analytical tech-niques for noroviruses. Foods. 2020; 9: 318. doi: 10.3390/foods9030318
  22. Ludwig-Begall, L.F.; Mauroy, A.; Thiry, E. No-roviruses — The State of the Art, Nearly Fifty Years after Their Initial Discovery. Viruses 2021; 13(8), 1541. doi: 10.1099 / vir.0.036392-0
  23. Miura T., Parnaudeau S., Grodzki M., Okabe S., Atmar R.L., Le Guyader F.S. Environmental detec-tion of genogroup I, II, and IV noroviruses by using a generic real-time reverse transcription-PCR as-say.Appl. Environ. Microbiol. 2013; 79: 6585-6592. doi: 10.1128/AEM.02112-13
  24. Nachamkin I., Richard-Greenblatt M., Yu M., Bui H. Reduction in Sporadic Norovirus Infections Fol-lowing the Start of the COVID-19 Pandemic, 2019-2020, Philadelphia. Infect Dis Ther. 2021; 10(3): 1793-1798. doi: 10.1007/s40121-021-00473-z
  25. Nakajima H., Watanabe T., Miyazaki T., et al. Acute liver dysfunction in the course of norovirus gastroenteritis. Case Reports in Gastroenterology. 2012; 6(1): 69-73. doi: 10.1159/000336202
  26. Robilotti E., Deresinski S., Pinsky B.A. Norovirus. Clinical Microbiology Reviews. 2015; 28(1): 134-164. doi: 10.1128/CMR.00075-14
  27. Shigemoto N., Fukuda S., Tanizawa Y., Kuwayama M., Ohara S., Seno M. Detection of norovirus, sapovirus, and human astrovirus in fecal specimens using a multiplex reverse transcription-PCR with fluorescent dye-labeled primers. Microbiol. Immu-nol. 2011; 55: 369-372. doi: 10.1111/j.1348-0421.2011.00325.x
  28. Stuart R.L., Tan K., Mahar J.E., et al. An outbreak of necrotizing enterocolitis associated with no-rovirus genotype GII.3. Pediatr. Infect. Dis. J. 2010; 29: 644-647. doi: 10.1097/inf.0b013e3181d824e1
  29. Teunis P.F., Sukhrie FH., Vennema H., et al. Shed-ding of norovirus in symptomatic and asymptomat-ic infections. Epidemiology and Infection. 2015; 143(8): 1710-1717. doi: 10.1017/S095026881400274X
  30. Vinjé J. Advances in laboratory methods for detec-tion and typing of norovirus. Journal of Clinical Mi-crobiology. 2015; 53(2): 373-381. doi: 10.1128/JCM.01535-14
  31. Woodward J., Gkrania-Klotsas E., Kumararatne D. Chronic norovirus infection and common variable immunodeficiency. Clin Exp Immunol. 2017; 188(3): 363-370. doi: 10.1111/cei.12884
  32. Yu C., Wales S.Q., Mammel M.K., Hida K., Kulka M. Optimizing a custom tiling microarray for low input detection and identification of unamplified virus targets. J. Virol. Methods. 2016; 234: 54-64. doi: 10.4172/2379-1764.1000239

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML

Copyright (c) 2021 Scientific Bulletin of the Omsk State Medical University

Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.

This website uses cookies

You consent to our cookies if you continue to use our website.

About Cookies