Kde přezimuje virus katarální horečky ovcí?

O možnosti, že virus katarální horečky ovcí dokáže v našich podmínkách přežít zimu, aby na jaře znovu udeřil s plnou silou, jsme už na Oslu psali v článku "Virus katarální horečky může přežít zimu". Celá věc není tak jednoduchá, jak by se na první pohled mohlo zdát. Zda nouzová vakcinace přežvýkavců bude dobrá cesta k vyrovnání se s bluetongem v našich zeměpisných šířkách, ukáže teprve čas.

Virus katarální horečky ovcí (anglicky nazývané podle klinických projevů – bluetongue modrý jazyk - BT) je rozšiřován při sání krve pakomárem – tiplíkem rodu Culicoides a krom divoce žijících přežvýkavců může infikovat i ty domácí, jakými jsou například skot, ovce a kozy. U některých infikovaných zvířat se vyvine nemoc BT s klinickými příznaky zahrnujícími apatii a ztrátu hmotnosti, otoky hlavy, bolestivé končetiny a smrt.

Tato nemoc typická dříve pro tropické a subtropické oblasti se stala v posledním desetiletí pravidelným návštěvníkem jižní Evropy. Ačkoliv by nárůst globálního obchodu s hospodářskými zvířaty mohl zvýšit četnost průniku exotického viru do Evropy, tak stoupající tendence těchto introdukovaných kmenů k přežití a rozšiřování je pravděpodobně nejlépe vysvětlitelná změnami evropského podnebí. Byla totiž objevena některá přímá i nepřímá spojení mezi podnebím a přenosem viru BT. Virus BT se dostal až na území severní Evropy poprvé v roce 2006 a do konce roku zasáhl asi 2000 hospodářství. Další propuknutí nemoci nastalo i o několik měsíců později a rozšířilo se na dalších 45 tisíc hospodářství, což znamenalo největší ekonomicky devastující propuknutí nemoci bluetongue v Evropě, jež bylo dosud zaznamenáno.

Toto znovupropuknutí bylo příhodnou připomínkou schopnosti viru BT uniknout detekci po celé měsíce, ačkoliv schopnost viru BT přezimovat byla připouštěna již před desetiletími. Pakomáří aktivita a množení virů v hmyzím hostiteli ustává při nízkých teplotách, tím se sice přerušuje přenos choroby, ale její ohniska se někdy dále objevují i po klidovém období trvajícím až několik měsíců – což je mnohem déle než jaká je typická délka života dospělce vektora nebo normální období infekční virémie v savčím hostiteli. Kde tedy může virus přežít bez odhalení během zimních měsíců?

Normální cyklus nemoci přenosné prostřednictvím vektoru přenosu, jakou je i BT, je ukázán na schématu. Infekční vektor vstříkne virus do hostitele se svými slinami, když se krmí jeho krví. Infikovaný hostitel pak prodělá krátkou inkubační dobu před nástupem infekční úrovně viru, aby další jedinec pakomára, který nasaje krev infikovaného hostitele v době, kdy je úroveň viru dost vysoká, mohl být infikován. Pozřený virus se replikuje v infikovaném vektorovi dokud nedosáhne jeho slinných žláz, a pak se i tento vektor stává infekčním a cyklus je uzavřen.

Když je kontakt mezi primárním vektorem a primárním hostitelem přerušen, jsou zde tři hlavní způsoby, jak by virus teoreticky mohl přežít: 1) v populaci vektora, 2) v propulaci hostitele, 3) prostřednictvím alternativního cyklu přenosu zahrnujícího jednoho nebo více vektorů nebo hostitelů. Přetrvání viru v populaci vektora nebo hostitele může být dosaženo buď horizontálním (přímým) přenosem mezi jedinci, vertikálním přenosem z infikovaného rodiče na potomka nebo přetrváním v jedinci. Hmyzí vektor je sice infekční po celý život, ale je relativně krátce žijící, a proto perzistence viru vyžaduje přežití infikovaného tiplíka po neobvykle dlouhou dobu.

Příklady takových možných cest byly pozorovány u dalších vektorově přenosných nemocí: například komár druhu Culex pipiens, důležitý přenašeč viru západonilské horečky (WNV) přežívá zimy jako přezimující dospělec, který může tolerovat teploty až okolo -25 stupňů Celsia, a tak ho zima nezastaví. Vertikální přenos v populaci vektora byl detekován u různých virů, včetně viru Ross River a WNV. WNV může být také přenášen pohlavně mezi vektory. I když mnoho virových infekcí je schopno projít přes savčí placentu a zvířata dokonce vypadají, že se zotavila z WNV, mohou stále uchovávat infekční virus ve vnitřních orgánech těla, jako je například slezina.

Přezimování ve hmyzím vektoru

Protože většina druhů rodu Culicoides v severních zeměpisných šířkách přežívá zimu ve stadiu larev, mohl by se verikální přenos z infikovaného tiplíka na potomstvo zdát jako nejpravděpodobnější mechanismus pro přezimování viru prostřednictvím vývoje vajíčka (transovariální přenos). Nicméně, pokusy navržené pro potvrzení vertikálního přenosu viru BT u rodu Culicoides shodně vykázaly negativní výsledky. Jedna polní studie detekovala fragmenty RNA viru BT v larvách, ale žádný živý virus, podporující hypotézu, že póry v membráně vajíčka někdy dovolí proteinům, fragmentům RNA a dalším částem o velikosti menší než 11 nanometrů vstoupit do vyvíjejícího se vajíčka, i když membrána mechanicky dokáže zabránit průchodu kompletních virů, které jsou větší.

Vyvstává otázka: Co když je virus BT schopný přežít zimu v dospělé populaci vektora, jak se to ukázalo u viru západonilské horečky? Ačkoliv dospělí jedinci Culicoides jsou mnohem méně tolerantní k teplotám pod bodem mrazu než komáři rodu Culex a jsou normálně považováni za neschopné přežít více než 10-20 dní, tak laboratorní studie naznačují, že jejich délka života může být prodloužena v podmínkách mírné zimy a lze se v laboratoři setkat s jedinci přeživšími až tři měsíce při teplotě 10 stupňů Celsia. Zima 2006-2007 byla vůbec nejmírnější zimou zaznamenanou v Evropě a bylo zachycováno malé množství dospělých tiplíků v průběhu celého zimního období. V mírných zimách, jako je tato, je možné, že by malé množství infekčních tiplíků mohlo přežít dost dlouho na to, aby překlenuli propast mezi obdobími přenosu. Dospělí tiplíci mohou být také ochráněni před špatnými podmínkami v zimě výběrem vhodného místa k odpočinku. Ačkoliv u většiny severoevropských druhů tiplíků se dříve věřilo, že nevlétají do budov, a tedy například i do stájí, tak studie během minulých propuknutí nemoci BT naznačily, že malé množství tiplíků se může přesunout dovnitř, když venkovní teploty začnou klesat

Přezimování v přežvýkavcích

Virus BT by také mohl skrytě přežívat během zimy v populaci přežvýkavců, zda tomu tak je při chronické nebo latentní infekci některých jedinců, přenosem přes placentu z matky na plod nebo horizontální přenos během pohlavního styku je stále ještě otázkou. Chronicky infikovaní hostitelé zůstávají neustále infekční po prodloužené období, zatímco latentní viry, například herpes, „leží ladem“ v infikovaném hostiteli, ale mohou být stimulovány k další replikaci určitou událostí, jakou je například narušení imunity v důsledku stresu, jiné infekce nebo po použití určitých léčiv, jako jsou například steroidy. Protože latentní infekce jsou charakterizovány absencí detekovatelného viru, způsobuje tento typ perzistence největší problémy orgánům veterinární správy na úseku dohledu. Avšak chronické infekce mohou zasahovat jenom jednotlivé orgány, a tak nejsou tak snadno odlišitelné od „pravých“ latentních infekcí, jak by se mohlo na první pohled zdát; virus BT a většina dalších arbovirů jsou normálně detekovány testováním krevních vzorků, ale viry napadající jenom určité tělní orgány a nezasahující do krevního řečiště, tak mohou odhalení snadno uniknout.

Existují důkazy podporující myšlenku chronické infekce přežvýkavců virem BT. Infekční viry BT mohou být izolovány z krve skotu v mnohem delším období než u ovcí a koz, a i když velká většina virových infekcí u skotu přetrvává méně než 60 dní, tak frakce virů mohou vydržet mnohem déle. Takové infekce mohou dovolit viru přetrvat od tří do čtyř měsíců bez infikování nových hostitelů, a proto přežít období nepřítomnosti vektora aniž by byl virus odhalen. Důkaz pro latentní infekci byl poprvé oznámen před více než třiceti lety, když bylo pozorováno, že sání velkého počtu neinfikovaných tiplíků na zdánlivě uzdraveném skotu mohlo stimulovat opětovné propuknutí nemoci. Ačkoliv tento experiment byl později kritizován kvůli formálním chybám ve výzkumném protokolu, tak novější studie potvrdily, že bylo možné izolovat virus BT z kůže zdánlivě uzdravených ovcí za dva měsíce po infekci následované sáním tiplíků. Ačkoliv další studie dosud nezopakovaly tento výsledek, poskytlo by to prvotřídní vysvětlení účinného mechanismu viru k znovuobjevení se v přesně tom správném místě a čase k reinfekci další generace vektora přenosu.

Při transplacentárních infekcích infikuje virus matku, prostoupí chorion a napadne plod. Protože březost skotu trvá devět měsíců (oproti pěti u ovcí), je možnost viru překonat sezónní bezvektorové období prostřednictvím tohoto mechanismu zcela evidentní a už byla i prokázána. Transplacentární přenos viru BT byl poprvé zdokumentován v sedmdesátých letech dvacátého století a naznačil, že výsledek byl velmi závislý na období březosti, ve kterém se infekce objevila. Infekce v časném období pravděpodobněji vedla ke zmetání nebo narození mrtvého mláděte, zatímco plody infikované v pozdějším stádiu březosti směřovaly spíš ke zbavení se viru. Infekce ve středu březosti, ještě před tím než byl plně vyvinut imunitní systém plodu, vedl někdy k dlouhodobé infekci a některá jehňata infikovaná v děloze zůstávala viremická až po dobu dvou měsíců po narození. Nicméně, kmeny viru použité v tomto experimentu byly umístěny v umělé tkáňové kultuře a podobnost těchto laboratorních výsledků s přenosem terénních kmenů viru BT nebyla docela jistá. Nedávné zprávy ze severní Evropy ukazují, že kmeny viru BT objevující se v současnosti mají potenciál k vertikálnímu rozšíření v populaci přežvýkavců, ačkoliv skutečnost, že dříve nebyly nikdy detekovány, naznačuje, že jenom určitá podskupina terénních kmenů virů může mít tyto schopnosti.

Infikovaní býci a berani mohou také příležitostně uchovávat virus ve spermatu, a díky tomu se může objevit i pohlavní cesta přenosu. Nicméně, všechny výzkumy naznačují, že ta se objevuje jenom během normálního trvání virémie a navíc současná regulace obchodu s inseminačními dávkami vyžaduje, aby plemenní býci a berani byli testováni před tím, než může být jejich sperma exportováno.

Další možnosti

Byly navrhovány i různé další mechanismy přezimování viru BT, ale bylo pro ně mnohem méně důkazů než pro již popsané mechanismy. Například, bylo naznačováno, že virus BT by mohl být uchován v dosud neznámé „zásobní“ hostitelské populaci, při které se buď klinické příznaky neobjevují, nebo probíhají nepozorovaně. Takový zásobní hostitel by potřeboval mít období virémie překračující to, které je pozorováno u skotu vysvětlující většinu pozorovaných příkladů přezimování a ačkoliv trvání virémie BT u evropských divoce žijících přežvýkavců nebyla dobře prostudována, tak například daněk a los vykazují detekovatelnou virémii pouze 16 dní nebo i méně. Nicméně studie naznačila, že virémie u losa může trvat až tři měsíce po infekci v závislosti na stresu. Během jejího posledního propuknutí v Belgii byla pozorována relativně vysoká úroveň v séru jelenů evropských a to by tuto hypotézu mohlo doporučit k dalšímu podrobnému prozkoumání.

Jiní autoři naznačili, že zatímco přenos viru BT je v chladných podmínkách jeho „přezimování“ omezen, jsou účinným prostředkem proti šíření periodická vyšetření, a tak přenos mezi nakaženými domácími zvířaty je během zimy na nízké úrovni. Protože většina případů BT je subklinických, a proto pouze omezený počet infekcí může uniknout detekci, tak se tomuto návrhu nedostalo velkého přijetí a objev přezimování v oblastech, jakou je severní Evropa (kde venkovní teploty během zimy jsou neoddiskutovatelně nižší, než vyžaduje virus ke svému množení ve vektoru) jí dělá ještě méně pravděpodobnou. I když chladné počasí by mohlo, přímo nebo nepřímo, spouštět změny v chování vektora. Při výskytu malárie v Evropě a zimním ustájení hospodářských zvířat, vedlo chladné počasí normálně exofilní komáry k výpravám do budov, což způsobilo sezónní malarické infekce i uvnitř budov. Podobně tomu může být, jestliže dospělí tiplíci proniknou do stáje v zimě, a tak se mohou vyskytnout podmínky, které jsou dostatečně teplé a tedy i příhodné pro celoroční aktivitu tohoto krev sajícího hmyzu.

Jiné vektory než tiplíci, by také mohly hrát určitou roli. I když v chladném počasí je život tiplíků relativně krátký, tak například roztoči a klíšťata by mohly také příležitostně fungovat jako biologický vektor viru BT a ta přitom mohou žít až několik let. Kromě toho, mechanický přenos viru BT byl pozorován u kloše ovčího - Melophagus ovinus, bezkřídlé ektoparazitické mouchy, která žije v rounu ovcí a může se vyskytovat i u jiných druhů. Mechanický přenos je fyzikální transport infekčního viru z jednoho hostitele na druhého, bez vnější replikace. Protože vnější replikace viru není u tohoto typu přenosu nutná, tak minimální teploty pro dokončení cyklu přenosu nemusí být dosaženo a přenos se může objevit kdykoliv v roce bez ohledu na podnebí.

Nakonec, i orální přenos mezi savci může být jednou z možností. Krávy ihned po porodu konzumují placentu a plodové obaly, a ačkoliv přenos mezi přežvýkavci tímto způsobem nebyl potvrzen, tak minimálně jeden možný příklad byl oznámen. Virus BT může být také šířen mechanicky mezi zvířaty a člověkem, například prostřednictvím kontaminace vakcíny, ale to by se nemělo objevit, pokud jsou dodržovány výrobní a hygienické standardy.

Na vysvětlenou

Virus BT není omezen na jediný přenosový cyklus tak, jak je běžně prezentováno v učebnicích, ale do tohoto cyklu mohou být zapojeny rozmanité vektory a hostitelé, společně s rozličnými cestami přenosu, jako je transplacentární, mechanický nebo orální způsob. Spíše než prostý „chybějící článek“ umožňující viru přetrvat během zimního období, experimenty odhalily řadu možných mechanismů s možnou interakcí a doplněním se navzájem. Například, chronická infekce dělohy může zvýšit pravděpodobnost transplacentárního přenosu, která na oplátku může vést k chronicky nebo latentně infikovaným mláďatům. Příklady přezimování viru BT mohou být podle literatury objeveny v rozsahu od méně než tří měsíců do osmi nebo devíti. Nejkratší z těchto období by mohlo být překlenuto jakýmkoliv z několika „kandidátských“ mechanismů. Na druhém konci stupnice by pouze soubor několika mechanismů nebo interakce dvou a více způsobů mohly být schopné vysvětlit ještě delší období přezimování viru.

Ačkoliv několik z těchto mechanismů zmiňovaných v tomto článku bylo poprvé popisováno již před desítkami let, zájem na důkazech a kvantitativních studiích zůstával nízký, a to ze dvou důvodů. Za prvé, před příchodem molekulárních technik znamenala subklinická povaha většiny infekcí virem BT, že bylo jak obtížné, tak drahé potvrzení, že se přenos zastavil a následné potvrzení, že znovuobjevení nemoci bluetongue v oblasti bylo kvůli přezimování a nikoliv z důvodu znovuzavlečení viru. Za druhé, endemické oblasti, jako například Jižní Afrika nebo Spojené státy žily s bluetonguem tak dlouho, že se jejich zemědělský sektor přizpůsobil jeho přítomnosti, a to zbavením se nejvnímavějších plemen, vakcinací cenných zvířat a akceptováním malých ztrát spíš, než pouštěním se do nákladných eradikačních programů. Studium mechanismů, které jsou důležité pro perzistenci viru, si proto získalo jen malou pozornost.

Nedávné rozšíření bluetongue do oblastí, jako je například severní Evropa, které jsou vysoce citlivé na ekonomické dopady nemoci a dost chladné na to, aby klasický přenos byl přerušen na významnou část roku, vedlo k rozhodnutí, že musí být učiněny další kroky ve výzkumu bluetongue. Za prvé, je třeba dojít k potvrzení (nebo vyvrácení) těchto nově objevených způsobů přenosu, a to mimo všechny pochybnosti. Za druhé, je třeba určení jejich důležitosti na přenos viru BT v terénu. Některé z těchto prací již začaly: například některé země severní Evropy vedou polní pokusy k určení toho, jak snadno jejich původní vektor Culicoides proniká do stájí a Institute for Animal Health, Veterinary Laboratories Agency, and Animal Health v současnosti spolupracují na projektu určení stupně transplacentárního přenosu viru BT, který by se mohl objevit v současném propuknutí nemoci. Předchozí studie podobných nemocí mohou také naznačit nové produktivní přístupy. Třeba přímý dozor nad inaktivními dospělci vektora během zimy potvrdil, že reprezentovaly možné mechanismy přezimování WNV a podobné sledování populací Culicoides, možná prostřednictvím nasávání vzorků, by mohlo vrhnout světlo na možný způsob uchování viru BT během zimních měsíců. Tato detektivní práce je nejenom v zájmu pochopení současného propuknutí viru katarální horečky v severní Evropě. Potvrzení transplacentárního přenosu viru BT v terénních podmínkách by například mohlo mít drastický dopad na mezinárodní obchod se zvířaty.

Nicméně, epidemiologie bluetongue a dalších vektory přenosných nemocí, je určena mnoha faktory od molekulárních variací ve virových kmenech, přes regionální řízení farem a zootechnické přístupy, až k prostorovým a dočasným změnám ve využití půdy nebo podnebí detekovatelné pouze detailními analýzami klimatických dat s vysokou rozlišovací schopností. K dosažení plného pochopení epidemiologie nemocí, jako je bluetongue, bude třeba nejenom krátkodobých nezávislých entomologických nebo veterinárních studií, ale i zapojení skutečných interdisciplinárních dlouhodobých výzkumných programů, se začleněním různých přístupů od molekulární biologie a virologie, přes entomologii a veterinární vědu k využití půdy a klimatickému modelování. Fakt, že nyní musíme přehodnotit tak mnoho základních otázek o chování tiplíků, ilustruje, jak přehlížíme základní studie etologie hmyzích druhů schopných fungovat, jako vektory nemocí.

Je to zvláště aktuální nyní, když v babím létě je savý hmyz zas o něco aktivnější, a díky tomu se více šíří i jím přenášená onemocnění tedy i bluetongue. Nedávno byla diagnostikována katarální horečka ovcí (bluetongue) v Dánsku, Švédsku, Maďarsku, ale i několik případů na Chebsku (ze 13 sérologických zjištění virologicky potvrzeno 6, a to v jednom hospodářství, kde již bylo potvrzeno ohnisko). Nouzová vakcinace všeho skotu, ovcí a koz proti bluetongue u nás právě probíhá. Nejvyšší čas, chtělo by se říci. Podle informací, které jsou o této akci k dispozici, právě probíhá vakcinace na celém území ČR podle plánu. Doufejme, že bude úspěšná.

Existence a poznání všech možných mechanismů přezimování virů jako je BT a WNV nás mohou také naučit mnohé o obecné schopnosti dalších medicínsky nebo epidemiologicky důležitých nemocech přenosných vektorem k přežití v mírném pásmu se sezónní nepřítomností vektora. Především by mělo být pro severní Evropu přehodnoceno riziko spojené s virem příbuzným BT - epizootické hemorhagické horečky. Zvažování způsobů přenosu uvedených v tomto přehledu může být také užitečné při zvažování rizika znovuobjevení ohnisek hmyzem přenosných virů v Evropě, jako byl například virus chikungunya, který udeřil vloni nedaleko Bologně.