Клинична патология на ебола

Болестта на вируса Ебола, известна още като ебола хеморагична треска или просто ебола, е вирусна хеморагична треска при хората и други примати, причинена от ебола вируси. Признаците и симптомите обикновено започват между два дни и три седмици след заразяване с вируса с треска, болки в гърлото, мускулни болки и главоболие. Обикновено следват повръщане, диария и обрив, заедно с намалената функция на черния дроб и бъбреците. Заболяването има висок риск от смърт, убивайки от 25% до 90% от заразените, средно около 50%. Това често се дължи на ниско кръвно налягане от загуба на течности и обикновено следва 6 до 16 дни след появата на симптомите.

Първият случай на филовирусна хеморагична треска е регистриран през 1967 година в Германия и бивша Югославия, а причинителят е идентифициран като вирус на Марбург. Подобни случаи на хеморагична треска са описани през 1976 година от огнища в две съседни места: първо в Южен Судан и впоследствие в северен Заир, сега Демократична република Конго. Неизвестен причинител е изолиран от пациенти в двете огнища и наречен вирус Ебола. Тези две епидемии са причинени от два различни вида вируса Ебола, вируса на Суданската ебола и вируса Заира Ебола, факт, който е познат едва години по-късно. Третият вид африкански вирус на ебола, Кот д'Ивоар, е открит в Кот д'Ивоар през 1994 година. Вирусът е изолиран от заразен етнолог, който е работил в резервата Тай в Кот д'Ивоар и е направил некропсия на шимпанзе. Животното произхожда от стадо, загубило няколко члена, при заболяване, по-късно идентифицирано като хеморагична треска ебола. Най-новото откритие е вирусът Bundibugyo Ebola, четвъртият африкански вид на човешко-патогенния вирус Ебола, открит в екваториална Африка. Във Филипините е открит допълнителен вид Ебола вирус, вирус Reston Ebola. Той е описан за първи път през 1989 година и е изолиран от маймуни Cynomolgus (Macaca fascicularis), настанени в карантинно съоръжение във Вирджиния, САЩ.

Епидемиология

Заболяването обикновено се среща при огнища в тропически райони на Субсахарска Африка. От 1976 година (когато е идентифициран за първи път) до 2013 година Световната здравна организация съобщава за 2387 потвърдени случая с 1590 смъртни случая. Най-голямото огнище към днешна дата е епидемията от вируса Ебола в Западна Африка, която причини голям брой смъртни случаи в Гвинея, Сиера Леоне и Либерия.

При епидемията от 1995 година в Киквит, Демократична република Конго, процентът на инфекция е значително по-нисък при деца, отколкото при възрастни. По време на това огнище само 27 (8,6%) от 315 пациенти с диагноза ебола са на възраст 17 години или по-млади. Въпреки че липсват окончателни доказателства, епидемиологичните данни показват, че децата са по-малко вероятно да влязат в пряк контакт с болни пациенти, отколкото възрастните.

Други вирусни хеморагични синдроми, като кримско-конго хеморагична треска и хантавирусни инфекции, също показват преобладаване на възрастни пациенти и относително щадящо малки деца.

Инфекцията с вируса ебола няма сексуална склонност, но мъжете и жените се различават по отношение на начина, по който се осъществява прякото излагане.

Мъжете, поради естеството на работното си излагане в горски и саванни райони, могат да бъдат изложени на повишен риск да получат първична инфекция от събиране на "храстово месо" (трупове на примати) за храна, както и неизвестен вектор или вектори. Доказателствата от Африка и Филипините са съвместими с прилепите, които са основен вектор на вируса ебола.

Тъй като жените осигуряват голяма част от пряката грижа за болни членове на семейството и участват в подготовката на телата на починалите, те могат да бъдат изложени на повишен риск от заразяване с вируса ебола чрез участието си в тези дейности.

Тъй като повечето случаи на инфекция с вируса ебола са настъпили в Африка на юг от Сахара, повечето пациенти са били чернокожи. Не съществуват обаче доказателства за конкретна расова склонност.

Етиология

Хеморагична треска ебола при хората се причинява от четири от петте вируса от рода Ebolavirus. Те са вирус Bundibugyo, вирус на Судан, вирус Taï Forest и един, наречен вирус Ебола (бивш вирус Ебола в Заир). Вирус Ебола, вид ебола вирус Zaire, е най-опасният от известните вируси, причиняващи ебола, и е отговорен за най-голям брой огнища. Не се смята, че петият вирус, Reston virus, причинява заболяване при хората, но е причинил заболяване и при други примати. Всички пет вируса са тясно свързани с марбургвирус.

Ебола вирусите съдържат едноверижни, неинфекциозни РНК геноми. Геномите на ебола вирус съдържат седем гена. Геномите на петте различни ебола вируси се различават по последователност и броя и местоположението на геновите припокривания. Както при всички филовируси, еболавирусните вириони са нишковидни частици и могат да бъдат навити, тороидни или разклонени. Като цяло еболавирионите са с ширина 80 нанометра и могат да достигнат дължина от 14 000 нанометра.

Смята се, че техният жизнен цикъл започва с вирион, прикрепящ се към специфични рецептори на клетъчната повърхност, като лектини от тип С или интегрини, което е последвано от сливане на вирусната обвивка с клетъчни мембрани. След това вирионите, поети от клетката, след това пътуват до киселинни ендозоми и лизозоми, където гликопротеинът на вирусната обвивка се разцепва. Тази обработка изглежда позволява на вируса да се свърже с клетъчните протеини, което му позволява да се слее с вътрешни клетъчни мембрани и да освободи вирусния нуклеокапсид. Структурният гликопротеин на еболавируса е отговорен за способността на вируса да се свързва и заразява целеви клетки. Вирусната РНК полимераза, кодирана от L гена, частично покрива нуклеокапсида и транскрибира гените в мРНК с положителна верига, които след това се трансформират в структурни и неструктурни протеини. Най-изобилният произведен протеин е нуклеопротеинът, чиято концентрация в клетката гостоприемник определя, когато L гена преминава от транскрипция на ген към репликация на генома. Репликацията на вирусния геном води до пълни дължини на положителни нишки антигеноми, които от своя страна се преписват в геномни копия на потомството на вируса с отрицателни вериги. Новосинтезираните структурни протеини и геноми се самосглобяват и се натрупват близо до вътрешността на клетъчната мембрана. Вирионите се отклоняват от клетката. След това зрелите потомствени частици заразяват други клетки, за да повторят цикъла. Генетиката на вируса Ебола е трудна за изследване поради вирулентните му характеристики.

Смята се, че между хората болестта ебола се разпространява само чрез директен контакт с кръвта или други телесни течности на човек, развил симптоми на заболяването. Телесните течности, които могат да съдържат ебола вируси, включват слюнка, слуз, изпражнения, пот, сълзи, кърма, урина и сперма. Повечето хора разпространяват вируса чрез кръв, изпражнения и повърнати материи. Входните точки за вируса включват носна и устна кухини, очи, открити рани, порязвания и ожулвания. Контактът с повърхности или предмети, замърсени от вируса, особено игли и спринцовки, също може да предаде инфекцията. Вирусът е в състояние да оцелее върху обекти за няколко часа в изсушено състояние и може да оцелее за няколко дни в телесни течности извън човек.

Ебола вирусът може да остане в спермата повече от 3 месеца след възстановяване, което може да доведе до инфекции чрез полов акт. Устойчивостта на вируса в спермата над една година е регистрирана в национална програма за скрининг. Ебола може да се появи и в кърмата на жени след възстановяване и не е известно кога е безопасно да се кърми отново.

Телата на мъртвите остават заразни. По този начин хората, боравещи с човешки останки в практики като традиционни погребални ритуали или по-модерни процеси като балсамиране, са изложени на риск. 69% от случаите на инфекции с ебола в Гвинея през епидемия през 2014 година се смята, че са били заразени чрез незащитени (или неподходящо защитени) контакти със заразени трупове по време на определени гвинейски погребални ритуали.

Здравните работници, лекуващи хора с ебола, са изложени на най-голям риск от инфекция. Рискът се увеличава, когато нямат подходящо защитно облекло. Този риск е особено често срещан в части от Африка, където болестта се среща най-вече и здравните системи функционират лошо.

Естественият резервоар за ебола вирус все още не е потвърден. Прилепите обаче се считат за най-вероятният вид. Открити са три вида плодови прилепи (Hypsignathus monstrosus, Epomops franqueti и Myonycteris torquata), които вероятно пренасят вируса, без да се разболяват. Растения, членестоноги, гризачи и птици също се считат за възможни вирусни резервоари.

Патогенеза

Подобно на други филовируси, еболавируса се репликира много ефективно в много клетки, произвеждайки големи количества вирус в моноцити, макрофаги, дендритни клетки и други клетки, включително чернодробни клетки, фибробласти и клетки на надбъбречните жлези. Репликацията на вируса задейства високи нива на възпалителни химични сигнали и води до септично състояние.

Смята се, че еболавируса заразява хората чрез контакт с лигавиците или разкъсване на кожата. След инфекцията ендотелните клетки (клетки, облицоващи вътрешността на кръвоносните съдове), чернодробните клетки и няколко вида имунни клетки като макрофаги, моноцити и дендритни клетки са основните мишени на атака. След инфекция имунните клетки пренасят вируса до близките лимфни възли, където се извършва по-нататъшното възпроизвеждане на вируса. Оттам вирусът може да навлезе в кръвообращението и лимфната система и да се разпространи в тялото. Макрофагите са първите клетки, заразени с вируса, и тази инфекция води до програмирана клетъчна смърт. Други видове бели кръвни клетки, като лимфоцити, също претърпяват програмирана клетъчна смърт, водеща до анормално ниска концентрация на лимфоцити в кръвта. Това допринася за отслабения имунен отговор, наблюдаван при клинична патология на ебола.

Ендотелните клетки могат да бъдат заразени в рамките на три дни след излагане на вируса. Разграждането на ендотелните клетки, водещо до нараняване на кръвоносните съдове, може да се дължи на гликопротеините на вируса. Това увреждане се дължи на синтеза на гликопротеин, който намалява наличието на специфични интегрини, отговорни за адхезията на клетките към междуклетъчната структура и причинява увреждане на черния дроб, което води до неправилно съсирване. Широко разпространеното кървене, което се наблюдава при засегнатите хора, причинява генерализиран оток и шок поради загуба на обем на кръвта. Дисфункционалното кървене и съсирване се дължи на повишено активиране на външния път на коагулационната каскада поради прекомерното производство на тъканен фактор от макрофаги и моноцити.

След инфекция се синтезира секретиран гликопротеин, малък разтворим гликопротеин. Репликацията на еболавируса засилва протеиновия синтез на заразените клетки и имунната защита на гостоприемника. Секретирания гликопротеин образува димерен протеин, който пречи на сигнализирането на неутрофили, друг вид бели кръвни клетки. Това дава възможност на вируса да избегне имунната система чрез инхибиране на ранните етапи на неутрофилна активация.

Филовиралната инфекция също пречи на правилното функциониране на вродената имунна система. Протеините от еболавируса притъпяват реакцията на човешката имунна система към вирусни инфекции, като пречат на способността на клетките да произвеждат и реагират на протеини като интерферон-алфа, интерферон-бета и гама-интерферон.

Структурните протеини на VP24 и VP35 на вируса играят ключова роля в тази интерференция. Когато клетката е заразена, рецепторите, разположени в цитозола на клетката (като RIG-I и MDA5) или извън цитозола (като Toll-подобен рецептор 3, TLR7, TLR8 и TLR9) разпознават свързани инфекциозни молекули с вируса. При активиране на Toll-протеините, включващи регулаторния фактор 3 на интерферона и регулаторния фактор на интерферон 7, задействат сигнална каскада, която води до експресията на интерферони от тип 1. Интерфероните от тип 1 след това се освобождават и се свързват с рецепторите IFNAR1 и IFNAR2, експресирани на повърхността на съседна клетка. След като интерферонът се свърже със своите рецептори в съседната клетка, сигналните протеини STAT1 и STAT2 се активират и се преместват в ядрото на клетката. Това задейства експресията на стимулирани от интерферон гени, които кодират протеини с антивирусни свойства. V24 протеинът на еболавируса блокира производството на тези антивирусни протеини, като не позволява на STAT1 сигналния протеин в съседната клетка да влезе в ядрото. Протеинът VP35 директно инхибира производството на интерферон-бета. Чрез инхибиране на тези имунни отговори вируса може бързо да се разпространи в тялото.

Клинична картина

Продължителността на времето между излагане на вируса и развитието на симптомите (инкубационен период) е между 2 и 21 дни, и обикновено между 4 и 10 дни. Въпреки това, последните оценки, базирани на математически модели, предвиждат, че около 5% от случаите могат да отнемат повече от 21 дни.

Симптомите обикновено започват с внезапен грипоподобен стадий, характеризиращ се с чувство на умора, треска, слабост, намален апетит, мускулна болка, болки в ставите, главоболие и болки в гърлото. Треската обикновено е по-висока от 38,3°C. Това често е последвано от гадене, повръщане, диария, коремна болка и понякога хълцане. Комбинацията от силно повръщане и диария често води до тежка дехидратация. След това може да се появи задух и болка в гърдите, заедно с подуване, главоболие и объркване. В около половината от случаите по кожата може да се развие макулопапуларен обрив, плоска червена зона, покрита с малки подутини, пет до седем дни след началото на симптомите.

В някои случаи може да се появи вътрешно и външно кървене. Това обикновено започва пет до седем дни след първите симптоми. Всички заразени хора показват известно намаление на кръвосъсирването. Кръвоизливи от лигавиците или от местата на иглени пункции са съобщени в 40–50% от случаите. Това може да причини повръщане на кръв, кашлица или кръв в изпражненията. Кървенето по кожата може да създаде петехии, пурпура, екхимози или хематоми (особено около местата на инжектиране на игла). Може да се появи и кървене в склерите. Силното кървене не е рядко, ако се появи, обикновено е в стомашно-чревния тракт. Честотата на кървене в стомашно-чревния тракт е намаляла след по-ранните епидемии и сега се изчислява на приблизително 10% с подобрена превенция на дисеминирано вътресъдово съсирване.

Възстановяването може да започне между седем и 14 дни след появата на първите симптоми. Смъртта, ако настъпи, обикновено следва шест до шестнадесет дни от първите симптоми и често се дължи на ниско кръвно налягане от загуба на течности. Като цяло кървенето често показва по-лош резултат и загубата на кръв може да доведе до смърт.

Тези, които оцеляват, често имат постоянна мускулна и ставна болка, чернодробно възпаление и намален слух и може да имат продължителна умора, продължителна слабост, намален апетит и трудно да се върнат към теглото преди заболяване. Проблемите със зрението могат да се развият.

Оцелелите развиват антитела срещу еболавируса, които продължават поне 10 години, но не е ясно дали те са имунизирани срещу допълнителни инфекции.

Патологични характеристики

Въпреки че е способен да включва много тъкани, еболавирусът има предразположение към ендотелни клетки, хепатоцити и мононуклеарни фагоцити. Репликацията на вируса е свързана с обширна фокална некроза и е най-тежка в черния дроб, далака, лимфните възли, бъбреците, белите дробове и половите жлези.

В черния дроб, при клинична патология на ебола, преобладават еозинофилни глобули, получени от фокална некроза на чернодробните клетки (Councilman-подобни тела), подобни на тези, наблюдавани при жълта треска. Обаче фокалната некроза, свързана с репликацията на вируса Ебола, води до минимално ефективен възпалителен отговор. Наблюдава се мастна промяна и некроза на хепатоцитите и клетките на Купфер (фигура 1). Тази некроза е фокално разпределена през лобули, в някои случаи включва отделни клетки, а в други случаи се простира от централни вени до лобуларни периферии. Последователността на хепатоцитната некроза включва първоначална цитоплазмена еозинофилия, след това свиване, потъмняване и разтваряне на ядра (нуклеоклазия). Интактните клетки с хиалинизирана цитоплазма и призрачни ядра явно остават на място за известно време. Но накрая настъпва рарифация, подуване и цитолиза, оставяйки големи количества кариоректични отломки на място.