ロタウイルス性胃腸炎

ロタウイルス胃腸炎は、乳児や幼児の重度の下痢の最も一般的な原因です。レオウイルス科の二本鎖RNAウイルスの属であるロタウイルスが原因です。 5歳までに、世界中のほぼすべての子供が少なくとも1回ロタウイルスに感染しています。ただし、感染するたびに免疫が発達し、その後の感染はそれほど深刻ではありません。成人はほとんど影響を受けません。このウイルスには、A、B、C、D、およびEと呼ばれる5つの種があります。最も一般的なロタウイルスAは、ヒトの感染の90％以上を引き起こします。

このウイルスは、糞口経路で感染します。それは小腸の内側を覆う細胞に感染して損傷し、胃腸炎を引き起こします（インフルエンザとは関係がないにもかかわらず、しばしば「胃腸炎」と呼ばれます）。ロタウイルスは1973年に発見され、乳幼児の重症下痢の入院の最大50％を占めていますが、その重要性は公衆衛生コミュニティ、特に発展途上国ではまだ広く知られていません。人間の健康への影響に加えて、ロタウイルスは動物にも感染し、家畜の病原体です。

ロタウイルスは通常、簡単に管理できる小児期の疾患ですが、世界中で5歳未満の子供500,000人近くが毎年ロタウイルス感染で死亡しており、さらに200万人近くが重症になっています。米国では、ロタウイルスの予防接種プログラムの開始前に、ロタウイルスは小児に約270万人の重度の胃腸炎、ほぼ60,000人の入院、毎年約37人の死亡を引き起こしました。ロタウイルスと戦うための公衆衛生キャンペーンは、感染した子供に経口補水療法を提供し、病気を予防するためのワクチン接種に焦点を当てています。ロタウイルス感染の発生率と重症度は、定期的な小児の予防接種方針にロタウイルスワクチンを追加した国で大幅に減少しています。

兆候と症状

ロタウイルス胃腸炎は、嘔吐、水様性下痢、低熱を特徴とする軽度から重度の疾患です。子供がウイルスに感染すると、症状が現れるまで約2日間の潜伏期間があります。症状はしばしば嘔吐で始まり、その後4〜8日間の多量の下痢が続きます。脱水は、細菌性病原体によって引き起こされるもののほとんどよりもロタウイルス感染症で一般的であり、ロタウイルス感染症に関連する最も一般的な死因です。

ロタウイルスA感染は生涯を通じて発生する可能性があります。最初の症状は通常症状を引き起こしますが、その後の感染は通常、軽度または無症候性です。 45歳に向かって徐々に減少します。新生児の感染は、一般的ではありますが、しばしば軽度または無症候性の病気に関連しています。最も重篤な症状は、6ヶ月から2歳の子供、高齢者、および免疫系機能が低下または欠如している子供で発生する傾向があります。小児期に獲得した免疫のため、ほとんどの成人はロタウイルスの影響を受けません。成人の胃腸炎には通常ロタウイルス以外の原因がありますが、成人の無症候性感染症は地域社会で感染の伝播を維持する場合があります。

ウイルス学

トランスミッション

ロタウイルスは、汚染された手、表面および物体との接触を介して、おそらくは呼吸器経路によって、糞口経路によって感染します。感染者の糞便には、グラムあたり10兆個を超える感染性粒子が含まれている可能性があります。他の人に感染を伝染させるために必要なのはこれらのうち100個未満です。

ロタウイルスは環境中で安定しており、河口のサンプルで1ガロンあたり1〜5個の感染性粒子が検出されています。健康基準が高い国と低い国でのロタウイルス感染の発生率は類似しているため、細菌や寄生虫を除去するのに十分な衛生対策はロタウイルスの制御には効果がないようです。

タイプ

A、B、C、D、Eと呼ばれるロタウイルスには5つの種があります。人間は主にA、B、C種、最も一般的にはA種に感染しています。5種すべてが他の動物に病気を引き起こします。ロタウイルスAには、血清型と呼ばれるさまざまな株があります。インフルエンザウイルスと同様に、ウイルスの表面にある2つのタンパク質に基づいた二重分類システムが使用されます。糖タンパク質VP7はG血清型を定義し、プロテアーゼ感受性タンパク質VP4はP血清型を定義します。 G型とP型を決定する2つの遺伝子は、別々に子孫ウイルスに渡されるため、さまざまな組み合わせが見つかります。

複製

ロタウイルスは主に腸で複製し、小腸の絨毛の腸細胞に感染し、上皮の構造的および機能的変化をもたらします。トリプルプロテインコートは、胃の酸性pHおよび腸内の消化酵素に対する耐性を高めます。

ウイルスは、受容体を介したエンドサイトーシスによって細胞に入り、エンドソームとして知られる小胞を形成します。第3層のタンパク質（VP7およびVP4スパイク）は、エンドソームの膜を破壊し、カルシウム濃度に違いを生じます。これにより、VP7三量体が単一のタンパク質サブユニットに分解され、ウイルスdsRNAの周囲にVP2およびVP6タンパク質コートが残り、二重層粒子（DLP）が形成されます。

11のdsRNA鎖は2つのタンパク質シェルの保護内に残り、ウイルスRNA依存RNAポリメラーゼは二本鎖ウイルスゲノムのmRNA転写物を作成します。ウイルスRNAはコアにとどまることで、二本鎖RNAの存在によって引き起こされるRNA干渉と呼ばれる生来の宿主免疫応答を回避します。

感染中、ロタウイルスはタンパク質生合成と遺伝子複製の両方のためにmRNAを生成します。ロタウイルスのタンパク質のほとんどは、RNAが複製され、DLPが組み立てられるビロプラズムに蓄積します。ウイルス感染は、ウイルス感染後2時間で細胞核の周囲に形成され、2つのウイルス非構造タンパク質NSP5およびNSP2によって作られると考えられるウイルス工場で構成されます。 RNA干渉によるNSP5の阻害は、ロタウイルス複製の急激な減少をもたらします。 DLPは小胞体に移動し、そこで3番目の外層（VP7とVP4で形成）を取得します。子孫ウイルスは、溶解により細胞から放出されます。

病態生理

下痢は、ウイルスの複数の活動によって引き起こされます。腸細胞と呼ばれる腸細胞の破壊のために吸収不良が起こります。毒性ロタウイルスタンパク質NSP4は、年齢およびカルシウムイオン依存性塩化物分泌を誘導し、SGLT1トランスポーターを介した水の再吸収を破壊し、ブラシ境界膜ジサッカリダーゼの活性を明らかに低下させ、腸神経系のカルシウムイオン依存性分泌反射を活性化する可能性があります。健康な腸細胞はラクターゼを小腸に分泌します。ラクターゼ欠乏による牛乳不耐性はロタウイルス感染の症状であり、数週間続くことがあります。腸内での二糖乳糖の細菌発酵により、軽度の下痢の再発はしばしば子供の食事への牛乳の再導入に続きます。

診断

ロタウイルスによる感染の診断は通常、重度の下痢の原因として胃腸炎の診断に続きます。胃腸炎で入院したほとんどの子供は、ロタウイルスAについて検査されます。ロタウイルスAによる感染の特定の診断は、酵素免疫測定法によって子供の便中のウイルスを見つけることによって行われます。市場には、敏感で特異的なロタウイルスAのすべての血清型を検出するライセンス済みのテストキットがいくつかあります。電子顕微鏡やPCRなどの他の方法が研究所で使用されています。逆転写ポリメラーゼ連鎖反応（RT-PCR）は、ヒトロタウイルスのすべての種および血清型を検出および識別することができます。

防止

衛生状態を改善してもロタウイルス病の有病率は低下せず、経口補水薬を使用しているにもかかわらず入院率は高いままであるため、主要な公衆衛生介入はワクチン接種です。ロタウイルスA感染に対する2つのロタウイルスワクチンは、子供に安全で効果的です：GlaxoSmithKlineのRotarixとMerckのRotaTeq。両方とも経口摂取され、弱毒生ウイルスが含まれています。

ロタウイルスワクチンは100か国以上でライセンスされていますが、ロタウイルスの定期予防接種を導入しているのは17か国のみです。 2006年に米国で定期的なロタウイルスワクチン接種が導入された後、他の定期的な幼児の予防接種と比較してカバレッジレベルが低いにもかかわらず、ロタウイルスの胃腸炎の健康負担は「急速かつ劇的に減少」しました。南アフリカとマラウイでのロタリックスロタウイルスワクチンの臨床試験では、このワクチンがロタウイルスによる重度の下痢エピソードを大幅に削減し、ワクチン接種で感染を予防できることがわかりました。 216,480人の参加者を含む55の臨床試験の2019年のコクラン系統的レビューは、RV1（Rotarix）、RV5（RotaTeq）、およびRotavacを結論づけ、効果的なワクチンです。追加のロタウイルスワクチンが開発中です。世界保健機関（WHO）は、ロタウイルスワクチンをすべての国家予防接種プログラムに含めることを推奨しています。ロタウイルス感染の発生率と重症度は、この推奨事項に基づいて行動した国で大幅に減少しました。

ロタウイルスワクチンプログラムは、PATH、（WHO）、および米国疾病管理予防センターの間のコラボレーションであり、GAVI Allianceによって資金提供されています。このプログラムは、ロタウイルスに対するワクチンを開発途上国で使用できるようにすることで、下痢性疾患による小児の罹患率と死亡率を減らすことを目的としています。

処理

急性ロタウイルス感染症の治療は非特異的であり、症状の管理、そして最も重要なこととして、水分補給の維持を伴います。治療しないと、子供はひどい脱水症で死亡する可能性があります。下痢の重症度に応じて、治療は経口補水で構成され、その間に子供は少量の塩と砂糖を含む飲料水を余分に与えられます。いくつかの感染症は、輸液が点滴または経鼻胃管によって与えられ、子供の電解質と血糖値が監視される入院を保証するのに十分なほど深刻です。抗生物質は推奨されません。

予後

ロタウイルス感染が他の合併症を引き起こすことはめったになく、よく管理された子供にとって予後は優れています。

疫学

ヒトのロタウイルス胃腸炎の90％以上を占めるロタウイルスAは、世界的に流行しています。毎年、ロタウイルスは発展途上国で数百万人の下痢を引き起こし、ほぼ200万人が入院し、推定453,000人が5歳未満の子供を死亡させています。これは、世界中の5歳未満の子供の下痢に関連するすべての入院の約40％です。

ロタウイルス予防接種プログラムの開始前の米国だけでも、毎年270万人以上のロタウイルス胃腸炎が発生し、60,000人の子供が入院し、約37人が感染の結果で死亡しました。下痢の原因となるロタウイルスの主な役割は、公衆衛生コミュニティ、特に発展途上国では広く認識されていません。ほぼすべての子供が5歳までにロタウイルスに感染しています。それは、乳幼児の重度の下痢の主要な単一原因であり、症例の約20％を占め、入院を必要とする症例の50％を占めています。ロタウイルスは、下痢に起因する死亡の37％と5歳未満の子供の全死亡の5％を引き起こします。男の子は女の子の2倍の確率で入院します。ロタウイルス感染は、主に涼しく乾いた季節に起こります。食品汚染に起因する数は不明です。

ロタウイルスA下痢の発生は、入院中の乳児、保育園に通う幼い子供、および養護施設の高齢者の間で一般的です。 1981年にコロラドで汚染された水道水によるアウトブレイクが発生しました。2005年に、ニカラグアで下痢の最大の流行が発生しました。この異常に大きく深刻なアウトブレイクは、ロタウイルスAゲノムの変異と関連しており、おそらく、ウイルスが集団の一般的な免疫から逃れるのに役立つ可能性があります。 1977年にブラジルで同様の大発生が発生しました。

ロタウイルスBは、成人下痢ロタウイルスまたはADRVとも呼ばれ、中国のすべての年齢の何千人もの人々に深刻な下痢の大流行を引き起こしています。これらの流行は、飲料水の汚水汚染の結果として発生しました。 1998年にインドでもロタウイルスB感染が発生しました。原因株はCALと名付けられました。 ADRVとは異なり、CAL株は風土病です。現在までに、ロタウイルスBによる流行は中国本土に限定されており、調査によると、米国ではこの種に対する免疫がないことが示されています。

歴史

1943年、ジェイコブ・ライトとホレス・ホーデスは、感染性下痢の子供の糞便中の濾過可能な物質が牛の洗掘（家畜の下痢）も引き起こすことを証明しました。 30年後、保存されたエージェントのサンプルはロタウイルスであることが示されました。その間、マウスのウイルスは、洗掘を引き起こすウイルスと関係があることが示されました。 1973年、ルースビショップと同僚は、胃腸炎の子供に見られる関連ウイルスについて説明しました。

1974年、トーマス・ヘンリー・フルウェットは、電子顕微鏡で見たときに、ロタウイルス粒子は、ホイール（ラテン語でロータ ）のように見えることを観察した後名前ロタウイルスを示唆し;その名前は、4年後に国際ウイルス分類委員会によって正式に承認されました。 1976年、関連するウイルスが他のいくつかの動物種で報告されました。これらのウイルスは、すべて急性胃腸炎を引き起こし、世界中の人間と動物に影響を及ぼす集団病原体として認識されていました。ロタウイルスの血清型は1980年に初めて記述され、翌年、ヒトのロタウイルスは、トリプシン（哺乳類の十二指腸で見つかったロタウイルスの複製に不可欠であることが現在知られている酵素））培地に。培養でロタウイルスを増殖させる能力は研究のペースを加速し、1980年代半ばまでに最初の候補ワクチンが評価されていました。

1998年に、ロタウイルスワクチンは米国での使用が認可されました。米国、フィンランド、およびベネズエラでの臨床試験では、ロタウイルスAによる重度の下痢の予防に80〜100％の効果があることがわかり、研究者は統計的に有意な重篤な副作用を検出しませんでした。しかし、ワクチンは、ワクチン接種された乳児12,000人に1人の割合で腸閉塞の一種である腸重積症のリスク増加に寄与している可能性があることが判明したため、1999年に市場から撤退しました。この経験から、ロタウイルスワクチンの相対的なリスクと利点について激しい議論が巻き起こりました。 2006年には、ロタウイルスA感染に対する2つの新しいワクチンが子供に安全で効果的であることが示されました。2009年6月、世界保健機関は、このウイルスに対する保護を提供するすべての国家予防接種プログラムにロタウイルスワクチン接種を含めることを推奨しました。

他の動物

ロタウイルスは多くの種の動物の若者に感染し、世界中の野生動物および飼育動物の下痢の主な原因です。特に若い子牛や子豚の家畜の病原体として、ロタウイルスは高い罹患率と死亡率に関連する治療費のために農家に経済的損失を引き起こします。これらのロタウイルスは、ヒトロタウイルスとの遺伝子交換の潜在的な貯蔵庫です。動物ロタウイルスは、ウイルスの直接感染によって、またはヒト株の再集合体に1つまたは複数のRNAセグメントを提供することによって、ヒトに感染する可能性があるという証拠があります。