ORIGINEEL PAPERS
Beschrijving van een wijdverspreide uitbraak van aseptische meningitis als gevolg van het echovirus 30 in de deelstaat Rio de Janeiro, Brazilië
Vitor Laerte Pinto JuniorI; Maria Cristina RebeloII; Eliane Veiga da CostaIII; Edson Elias da SilvaIII; Márcio Neves BóiaIV
IDiretoria Regional de Brasília, Fiocruz, Brasília, DF
IILaboratório de Referência Estadual para Meningites, Instituto Estadual de Infectologia São Sebastião, Rio de Janeiro, RJ
IIILaboratório de Enterovirus, Instituto Oswaldo Cruz, Fiocruz, Rio de Janeiro, RJ
IVPós-graduação em Medicina Tropical, Instituto Oswaldo Cruz, Fiocruz, Rio de Janeiro, RJ; Brazilië
Adres voor correspondentie
ABSTRACT
Echovirus 30 behoort tot het genus Enterovirus en wordt op grote schaal geassocieerd met uitbraken van aseptische meningitis (AM). In Brazilië werden epidemieën ten gevolge van dit serotype gerapporteerd in verschillende staten, maar in Rio de Janeiro, vóór deze studie, was het alleen betrokken bij sporadische episodes. Wij verzamelden retrospectief gegevens uit de AM-meldingskaarten en de enterovirusisolatiedatabank van het Ministerie van Volksgezondheid van de Staat Rio de Janeiro (RJSHD) en het Enterovirus Referentielaboratorium in het jaar 2005. Een uitbraak van AM werd gedetecteerd tijdens maart, april en mei geassocieerd met een hoog celcultuur isolatiecijfer voor echovirus 30 (17,4%). Mannelijke kinderen met leeftijden variërend van 1 tot 9 jaar werden het meest getroffen. Van de 22 patiënten met een bevestigde ziekte van echovirus 30 was klinische informatie beschikbaar bij acht; koorts, hoofdpijn en braken waren de meest voorkomende manifestaties. CSF analyse toonde een typisch patroon van virale infectie met een mediaan van cellulariteit van 100 cellen/mm3 en mononucleaire cel predominantie in 64,7% van de gevallen. De mediaan van het eiwit- en glucoseniveau was 49 mg/dL en 56,5 mg/dL. Het sterftecijfer was nihil. Ondanks het goedaardige verloop en het gebrek aan behandelingsmogelijkheden, is surveillance van aseptische meningitis van cruciaal belang voor de vroege identificatie van de veroorzakers van uitbraken, waardoor extra tests en ongepast gebruik van antimicrobiële middelen kunnen worden vermeden.
Trefwoorden: Aseptische meningitis, enterovirus, echovirussen, cerebrospinale vloeistof.
Aseptische meningitis (AM) is een syndroom dat wordt gekenmerkt door het acute begin van koorts en meningisme samen met cerebrospinale vloeistof analyse (CSF) die typisch mononucleaire cel overheersing en negatief bacteriologisch onderzoek vertoont. Met het wijdverbreide gebruik van virale vaccins (voornamelijk polio, bof en mazelen) is non-polio enterovirus momenteel de belangrijkste oorzaak van infectieuze AM geworden, verantwoordelijk voor zowel sporadische als epidemische gevallen. De diagnose van non-polio enterovirus in Brazilië is beperkt tot onderzoekscentra waar klinische monsters alleen voor epidemiologische surveillancedoeleinden worden getest door middel van virale cultuur of PCR.
Echovirus 30 behoort tot het genus Enterovirus en wordt voornamelijk geassocieerd met gevallen van AM met een epidemisch patroon. Dit serotype komt steeds vaker voor en behoort de laatste jaren tot de meest ontdekte enterovirussen. In Brazilië is het reeds gerapporteerd als de veroorzaker van uitbraken van AM in verscheidene staten (Rio Grande do Sul, Paraná, São Paulo, Pernambuco e Pará), waarbij vaker oudere kinderen en volwassenen werden getroffen en met een lage fataliteitsratio.
Tussen maart en mei 2005 deed zich een uitbraak van AM voor in het grootstedelijk gebied van de staat Rio de Janeiro, samenvallend met bovennormale niveaus van bevestigde echovirus 30-isolatie uit CSF en feces van patiënten met dit syndroom. Klinische, laboratorium- en epidemiologische gegevens worden in deze studie gerapporteerd.
Materiaal en methoden
Onderwerpen
In deze retrospectieve studie werden de epidemiologische en demografische gegevens van 573 gemelde gevallen van AM in 2005 herzien en geanalyseerd uit de database van de meningitis adviescommissie van het Rio de Janeiro State Health Department (RJSHD). AM werd beschouwd in alle gevallen met de volgende criteria: patiënten van elke leeftijd met symptomen van acute meningitis (koorts, hoofdpijn, braken, nuchale stijfheid en prikkelbaarheid of lethargie) samen met een CSF-profiel dat een witte-celtelling van > 10 cellen/mm3 vertoont en negatief bacteriologisch onderzoek.
Clinische gegevens van de patiënten die werden opgenomen in het Instituto Estadual de Infectologia São Sebastião (IEISS), Rio de Janeiro, met bevestigde echovirus 30 infectie werden verkregen uit de patiëntenkaarten en uit de database van het Enterovirus Referentielaboratorium. Gegevens over leeftijd, geslacht, tekenen en symptomen, comorbiditeiten, initiële CSF analyse resultaten en klinische uitkomst op het moment van ziekenhuisontslag werden verzameld.
CSF-analyse van klinische specimens
Alle patiënten ondergingen een lumbaalpunctie voor meningitis evaluatie; geen enkele patiënt onderging deze procedure alleen met het doel om monsters te verzamelen voor de studie. De CSF werd geanalyseerd op celinhoud, eiwit- en glucoseniveaus en bacteriologische tests met behulp van routinemethoden van het laboratorium.
Virus Isolatie en Identificatie
Alle specimens (CSF en Fecal extracten van patiënten die AM onderzoeken) werden in volumes van 0.2 mL geënt op celculturen met het oog op virusisolatie. Continue cellijnen RD (humaan rhabdomyosarcoom) en HEp2 (humaan larynxcarcinoom) werden geselecteerd voor hun vermogen om de meeste Enterovirusserotypes te repliceren. De buisjes werden gedurende zeven dagen bij 36ºC gehouden, waarna een blinde passage volgde en ze nog eens zeven dagen bij 36ºC werden gehouden. Celculturen die een cytopatisch effect (CPE) vertoonden, werden bij -20ºC bewaard tot verdere identificatie.
Specimens met enteroviruskenmerkende CPE werden onderworpen aan RNA-extractie met Trizol LS ® (Life Technologies), volgens het protocol van de fabrikant. Er werd een specifieke Enterovirus groep-RT-Polymerase Chain Reaction uitgevoerd met gebruikmaking van een primerpaar (R – 222 en F – 292) dat een fragment van 357 bp amplificeert binnen het gen dat codeert voor het voornaamste capsideproteïne, VP1, zoals beschreven door Oberste et al. Na 30 cycli van denaturatie bij 95ºC / 2”, annealing bij 42ºC / 4” en extensie bij 60ºC / 3”, in een GeneAmp® PCR System 9700 thermocycler (Applied Biosystems), werden de producten geanalyseerd door elektroforese in een 1% agarose gel met ethidiumbromide (0,5 mg/ml), met gebruikmaking van een 50 bp ladder (Invitrogen), als moleculaire gewichtsmarker en gevisualiseerd in een transiluminator (UV-licht). Specifieke producten werden in gel gezuiverd met behulp van de QIAquick® Gel Extraction” (Qiagen) kit en vervolgens gekwantificeerd door vergelijking, in 1% agarose gel, met de Low DNA Mass Ladder (Invitrogen) molecuulmassamarker.
Cycle-Sequencing-reacties werden uitgevoerd met de ABI BigDye Terminator Cycle Sequencing Ready Reaction (PE Applied-Biosystems) in een GeneAmp® thermocycler, met cycli van 1” bij 95ºC, 3” bij 42ºC en 3” bij 60ºC. De sequentieproducten die met beide primers (222 en 292) in afzonderlijke reacties werden verkregen, werden gezuiverd door precipitatie met isopropylalcohol en geanalyseerd met de ABI PRISM 310 Genetic Analyzer (Applied Biosystems). Enterovirusserotypen werden verkregen door de sequenties te vergelijken met die in GenBank met behulp van het programma Blast .
Endemische Diagramconstructie en Statistische Analyse
Alle gegevens uit de patiëntenkaarten en van de RJSHD werden ingevoegd en geanalyseerd met behulp van de SPSS statistieksoftware, versie 13.0 voor windows (SPSS, Inc., Chicago, IL.). Beschrijvende statistische instrumenten (gemiddelde, mediaan en standaardafwijking) werden uitgevoerd. De jaarlijkse incidentie van aseptische meningitis werd geëvalueerd met als noemer de bevolkingsgegevens van de schatting van 2007 door het Braziliaanse Instituut voor Geografie en Statistiek (IBGE).
Voor de constructie van het endemische diagram van AM in Rio de Janeiro, werden de gemelde gevallen van AM geanalyseerd tussen de jaren 2000 tot 2004. Het gemiddelde en de standaardafwijking van de frequentieverdeling van de gevallen voor elke maand van het jaar werden verkregen en vervolgens werd toegevoegd aan elke maand gemiddelde zijn SD vermenigvuldigd met 1,96 (z van een normale verdeling met 95% gevoeligheid) om de bovengrens van het diagram dat de epidemische drempel vertegenwoordigd te construeren.
Ethiek
Deze studie werd geprojecteerd volgens de Braziliaanse wetten over onderzoek met mensen en werd goedgekeurd door het Ethisch Comité van het Evandro Chagas Klinisch Onderzoeksinstituut, FIOCRUZ, Rio de Janeiro.
Resultaten
Demografische en epidemiologische gegevens
In 2005 werden in de staat Rio de Janeiro in totaal 573 gevallen van aseptische meningitis gemeld; de incidentie bedroeg 3,71 gevallen/100.000 inwoners. Gegevens over de verdeling naar leeftijd en geslacht staan in tabel 1. De meerderheid van de gevallen deed zich voor bij kinderen tussen één en negen jaar oud; in deze leeftijdsgroep vertegenwoordigden mannen 60,7% van de gevallen en vrouwen 39,3%. Boven deze leeftijdsgroep werd geen overheersing van het geslacht waargenomen.
Tijdens de bestudeerde periode deden zich gevallen van AM voor, geconcentreerd in de grootstedelijke regio Rio de Janeiro. De frequentieverdeling van AM-gevallen toont een epidemische periode tussen de maanden maart en mei (figuur 1). De beginperiode van de epidemie begon in maart met 99 gevallen (verwacht 36 gevallen), het hoogtepunt deed zich voor in april met 122 gevallen (verwacht 38) en de beëindiging in mei met 58 gevallen (verwacht 39). In Brazilië valt deze periode samen met het einde van de zomer en het begin van de herfst.
Enterovirusisolatie en -identificatie
Tijdens het jaar 2005 werden 171 CSF- en fecesmonsters van AM-gevallen geanalyseerd op enterovirus; het aantal monsters dat voor virusisolatie werd opgestuurd, varieerde in deze periode van geen tot 85 per maand; van de 48 (28..0% van het totaal aantal opgestuurde monsters) geïsoleerde niet-polio enterovirussen, werd echovirus 30 geïdentificeerd in 17 CSF en 5 feces (45,8% van de positieve monsters). De identificatie van dit agens vond uitsluitend plaats in de epidemische periode en het gemiddelde isolatiepercentage bedroeg 17,4% (22/126). Niet-sequenced non-polio enterovirus werd buiten de uitbraakperiode gedetecteerd in de overige 26 (54,2%) CSF-monsters (figuur 2).
Clinische aspecten
Van de 22 patiënten met bevestigde echovirus 30-ziekte waren klinische gegevens beschikbaar in acht en CSF-analyseresultaten in alle zeventien CSF-monsters. Er was een mannelijke predominantie (54,5%) met een leeftijd variërend van 2 tot 36 jaar oud (mediaan van 4,5 jaar). De meest voorkomende manifestaties waren hoofdpijn, 100,0% (8/8); koorts, 87,5% (7/8); braken, 62,5% (5/8); en nuchale rigiditeit, 52,5% (5/8). CSF analyse toonde pleocytose aan met een mediaan van 100 leukocyten/mm3 (32 tot 325 leukocyten/mm3) met mononucleaire cel predominantie in 64,7% (11/17). Het eiwitgehalte was licht verhoogd met een mediaan van 49 mg/dL (28 tot 84 mg/dL) en een mediane glucosespiegel van 56,5 mg/dL (43 tot 92 mg/dL). Het sterftecijfer was nihil.
Discussie
Onze studie rapporteert de eerste echovirus 30 gerelateerde uitbraak in de staat Rio de Janeiro, die plaatsvond in het jaar 2005, en toont de klinische, laboratorium en epidemiologische aspecten. Deze uitbraak begon in maart met progressie tot eind april en terugkeer naar endemische niveaus in juni.
Aseptische meningitis is een syndroom met een brede lijst van mogelijke etiologische agentia, en het wordt sterk ondergerapporteerd in Brazilië; in onze omgeving zijn de moeilijkheden bij het uitvoeren van etiologische diagnose in de klinische praktijk te wijten aan de hoge kosten van het testen en aan de technische expertise die vereist is. Niettemin hebben verscheidene studies die de etiologie van AM in verschillende regio’s van de wereld in de laatste 30 jaar onderzochten, gevonden dat niet-polio enterovirussen verantwoordelijk waren voor de meerderheid van de gevallen, variërend in frequentie van 52% tot 92% .
In onze studie vertoonden het geslacht en de leeftijdsverdeling van de AM-gevallen een soortgelijk patroon als beschreven in andere studies over ziekte van het centrale zenuwstelsel veroorzaakt door enterovirus, met een mannelijk overwicht en het treffen van kinderen van 1 tot 9 jaar oud. De reden voor het overwicht van mannen is niet bekend, maar er wordt verondersteld dat dit geslacht in hogere mate is blootgesteld aan de risicofactoren die bij de overdracht een rol spelen.
AM-gevallen in gebieden met een gematigd klimaat hebben naar verluidt een seizoensgebonden verspreiding met een piek in de incidentie in de zomer, waarschijnlijk samenhangend met de periode van schoolvakanties en recreatieve activiteiten . In tropische en subtropische gebieden hebben gevallen van AM een gelijkmatige verdeling over het jaar, zoals blijkt uit het endemische diagram dat in onze studie is geconstrueerd. In een eerdere studie toonden dos Santos et al. een soortgelijk patroon aan, maar er was een tendens voor gevallen om voor te komen in perioden van hogere temperaturen.
Echovirus 30 heeft een epidemisch patroon van voorkomen, en AM is het meest gemelde syndroom. Dit serotype was in voorgaande jaren verantwoordelijk voor uitbraken van AM in verschillende Braziliaanse staten (Paraná, Rio Grande do Sul, Pernambuco e Pará), altijd met een goedaardig klinisch verloop en uitkomst. In andere regio’s van de wereld is echovirus 30 reeds het meest frequent geïsoleerde serotype uit CSF van patiënten met AM en surveillancegegevens uit de Verenigde Staten geven aan dat echovirus 30 grote uitbraken heeft veroorzaakt, afgewisseld door perioden van rust . Moleculair-epidemiologische studies, uitgevoerd tijdens uitbraken, toonden vijf verschillende genotypen van echovirus 30 aan, hetgeen de voorgestelde verklaring voor dit epidemiologische gedrag is.
In de staat Rio de Janeiro is de circulatie van echovirus 30 in combinatie met sporadische gevallen van AM gemeld sinds 2001 . In 2005 werd tussen de maanden maart en mei een toename waargenomen van het aantal gemelde gevallen van AM boven het epidemische niveau voor die periode. Tegelijkertijd werd het echovirus 30 geïsoleerd uit klinische monsters die naar het enteroviruslaboratorium waren gestuurd, in een veel hoger percentage (17,4%) dan normaal wordt geacht voor sporadische gevallen, namelijk minder dan 10%. Dit hoge isolatiepercentage was vergelijkbaar met dat beschreven bij een uitbraak in verband met het echovirus 30 in Taiwan in 2001. Deze feiten bevestigen het optreden van een uitbraak veroorzaakt door het echovirus 30 voor de eerste keer in de staat.
Klinisch zagen we een typisch meningitissyndroom met een abrupt begin van koorts en hoofdpijn als de meest voorkomende manifestaties. Het sterftecijfer was nihil onder de patiënten met bevestigde echovirus 30-ziekte, wat het goedaardige verloop van de ziekte aantoont. Niettemin zou prospectieve neurologische evaluatie van deze gevallen noodzakelijk zijn om neurologische gevolgen op lange termijn uit te sluiten.
De in deze studie gepresenteerde surveillancegegevens vertegenwoordigen alle gemelde gevallen, inclusief de waarschijnlijk niet door enterovirus veroorzaakte gevallen, aangezien andere veroorzakers niet ongewoon zijn in ons land, zoals Leptospira sp., dengue virus, Bartonella sp. en Herpes simplex virus . Epidemiologische gegevens over de etiologische agentia die verantwoordelijk zijn voor AM in Rio de Janeiro zijn grotendeels onbekend, dus de werkelijke uitbreiding van betrokkenheid van enterovirussen bij gevallen van AM in onze omgeving is een onopgeloste vraag. Een ander belangrijk aspect dat we bij deze uitbraak niet konden beschrijven, was de wijze van ziekteoverdracht; enterovirussen worden in de grote meerderheid van de gevallen verworven door fecaal-orale besmetting, wat verband kan houden met contact met een gemeenschappelijke bron, zoals voedsel en water, of door contact van persoon tot persoon. Beide mechanismen kunnen verantwoordelijk zijn geweest voor de verspreiding van de gevallen in onze studie, maar methodologische beperkingen opgelegd door de retrospectieve opzet lieten deze analyse niet toe.
Echovirus 30 wordt geassocieerd met uitbraken van aseptische meningitis met een goedaardig resultaat; een toename van de frequentie van dit serotype in Brazilië wordt verwacht, wat zich manifesteert met grote uitbraken van AM tussen perioden van kalmte. Intensivering en verbetering van de AM-surveillance is van cruciaal belang voor de vroege identificatie van de veroorzakers van uitbraken, waardoor extra tests en onnodig gebruik van antimicrobiële stoffen kunnen worden vermeden. Meer studies zijn nodig om andere veroorzakers van AM in Brazilië vast te stellen en hun transmissiemechanismen op te helderen.
Acknowledgements
Aan Maria de Fátima Calderaro van de RJSDH voor het verstrekken van de epidemiologische surveillance gegevens.
1. Connolly KJ, Hammer SM. The acute aseptic meningitis syndrome. Infect Dis Clin North Am 1990;4(4):599-622.
2. Lee BE, Davies HD. Aseptische meningitis. Curr Opin Infect Dis 2007;20(3):272-7.
3. Khetsuriani N, Lamonte-Fowlkes A, Oberst S, Pallansch MA. Enterovirus surveillance-Verenigde Staten, 1970-2005. MMWR Surveill Summ 2006;55(8):1-20.
4. Dos Santos GP, Skraba I, Oliveira D, Lima AA, de Melo MM, Kmetzsch CI, et al. Enterovirus meningitis in Brazilië, 1998-2003. J Med Virol 2006;78(1):98-104.
5. Gomes Mde L, Ferreira LL, Gomes RH, Lamarao LM, da Silveira E, Rodrigues Lda S, et al. RT-PCR voor bevestiging van echovirus 30 geïsoleerd in Belem, Brazilië. Braz J Infect Dis 2007;11(4):403-6.
6. Brasil, Ministério da Saúde. Meningieten. In: Guia de vigilância epidemiológica. Brasília; 2005. p. 541-569.
7. Dagan R, Jenista JA, Prather SL, Powell KR, Menegus MA. Viremie in gehospitaliseerde kinderen met enterovirus infecties. J Pediatr 1985;106(3):397-401.
8. Oberste MS, Maher K, Kilpatrick DR, Flemister MR, Brown BA, Pallansch MA. Typering van menselijke enterovirussen door partiële sequencing van VP1. J Clin Microbiol 1999;37(5):1288-93.
9. Altschul SF, Gish W, Miller W, Myers EW, Lipman DJ. Basic local alignment search tool. J Mol Biol 1990;215(3):403-10.
10. Berlin LE, Rorabaugh ML, Heldrich F, Roberts K, Doran T, Modlin JF. Aseptic meningitis in infants < 2 years of age: diagnosis and etiology. J Infect Dis 1993;168(4):888-92.
11. Mendoza LP, Bronzoni RV, Takayanagui OM, Aquino VH, Figueiredo LT. Virale infecties van het centrale zenuwstelsel in Brazilië. J Infect 2007;54(6):589-96.
12. Nery-Guimaraes R, Bittencourt LC, Pastor MV. . Rev Saude Publica 1981;15(4):379-94.
13. Rotbart HA. Virale meningitis. Semin Neurol 2000;20(3):277-92.
14. Center for Disease Control and Prevention. Outbreaks of aseptic meningitis associated with echoviruses 9 and 30 and preliminary surveillance reports on enterovirus activity-United States, 2003. MMWR Morb Mortal Wkly Rep 2003;52(32):761-4.
15. Center for Disease Control and Prevention. Enterovirus surveillance-Verenigde Staten, 1997-1999. MMWR Morb Mortal Wkly Rep 2000;49(40):913-6.
16. Antona D, Leveque N, Chomel JJ, Dubrou S, Levy-Bruhl D, Lina B. Surveillance of enteroviruses in France, 2000-2004. Eur J Clin Microbiol Infect Dis 2007;26(6):403-412.
17. Oberste MS, Maher K, Kennett ML, Campbell JJ, Carpenter MS, Schnurr D, et al. Molecular epidemiology and genetic diversity of echovirus type 30 (E30): genotypes correlate with temporal dynamics of E30 isolation. J Clin Microbiol 1999;37(12):3928-33.
18. Wang JR, Tsai HP, Huang SW, Kuo PH, Kiang D, Liu CC. Laboratoriumdiagnose en genetische analyse van een echovirus 30-geassocieerde uitbraak van aseptische meningitis in Taiwan in 2001. J Clin Microbiol 2002;40(12):4439-44.
19. Silva HR, Tavares-Neto J, Bina JC, Meyer R. . Rev Soc Bras Med Trop 2003;36(2):227-33.
20. Rotbart HA. Enterovirale infecties van het centrale zenuwstelsel. Clin Infect Dis 1995;20(4):971-81.