ISSN 2226-6976 (Print)
ISSN 2414-9640 (Online)

Epidemiological aspects of upper and lower respiratory tract infections during the COVID-19

Pshenichnaya N.Yu., Gopatsa G.V., Ugleva S.V., Sergevnin V.I., Kudryavtseva L.G., Lazarkov P.V.

Central Research Institute of Epidemiology, Russian Federal Service for Supervision of Consumer Rights Protection and Human Well-Being, Moscow, Russia
The review analyzes scientific articles and statistical data on changes in the etiological pattern and epidemiology of upper and lower respiratory tract infections during the COVID-19 pandemic. It is shown that the emergence and spread of SARS-CoV-2 during its pandemic through restrictive measures have affected significantly the global seasonal circulation of respiratory viruses. Uncontrolled and unreasonable use of antibacterial drugs, immunosuppressive therapy for COVID-19, and non-compliance with the anti-epidemic regimen in healthcare facilities have led to a change in the spectrum of community-acquired pneumonia pathogens and to the prevalence of multiresistant opportunistic bacteria and fungal flora as main etiological agents. It is necessary to strengthen the epidemiological surveillance of circulating respiratory viruses and also pathogens that cause lower respiratory tract diseases, as well as to elaborate strategies to combat antimicrobial resistance, and to control their implementation.

Keywords

COVID-19
viral infections
etiology
epidemiology
epidemiological surveillance
community-acquired pneumonias
antimicrobial resistance

Возникновение и распространение COVID-19 существенно повлияли на эпидемиологию и этиологическую структуру респираторных инфекций верхних (ВДП) и нижних дыхательных путей (НДП) как в мире, так и в Российской Федерации.

В этиологической структуре острых респираторных вирусных инфекций (ОРВИ) до пандемии COVID- 19 наибольший процент верифицированных случаев заболевания приходился на риновирусы (30–50%), коронавирусы (10–15%), аденовирусы (5–10%), респираторно-синцитиальные вирусы – РСВ (5–10%). Вирусы парагриппа составляли 5–10%, гриппа – 5–15%1. Циркуляция большинства основных респираторных вирусов характеризовалась определенной сезонностью. Вирусы гриппа проявляли активность с ноября по апрель, их редко выявляли в другое время года, сезонные коронавирусы – с декабря по апрель, РСВ – с ноября по март. Циркуляция вирусов парагриппа отличалась типоспецифичностью: парагрипп 3-го типа обычно циркулирует с марта по июнь, 1-го и 2-го типа – с августа по ноябрь. Основная заболеваемость риновирусами приходилась на сентябрь–октябрь и март–май. Энтеровирусы условно считаются «летними», так как в основном они встречались в период с июня по октябрь. Аденовирусы и бокавирусы относились к круглогодично циркулирующим вирусам [1]. Такая периодичность циркуляции прослеживалась до пандемии.

Среди представителей этиологических агентов, вызывающих заболевания НДП, до пандемии обычно доминировал S. pneumoniae (22%), регистрировались Legionella spp. (9%), S. aureus и представители Enterobacterales (по 7%), H. influenzae и C. burnetii (по 5%), P. aeruginosa и C. pneumoniae (3%), M. pneumoniae – 2% [2].

Пандемия COVID-19 оказала влияние на эпидемиологию заболеваний ВДП и НДП.

Во всем мире зарегистрировано:

  • снижение заболеваемости респираторными инфекциями ВДП и НДП вирусной и бактериальной этиологии (грипп, пневмококк и др.);
  • снижение числа случаев вирусной пневмонии с отличной от COVID-19 этиологией (грипп и др.);
  • снижение числа случаев госпитализации с отличной от COVID-19 этиологией пневмонии;
  • снижение числа впервые выявленных случаев туберкулеза.

Это обусловлено объективными причинами, связанными с неспецифическими мерами профилактики респираторных инфекций и ограничительными мероприятиями. Тем не менее в ряде случаев низкие цифры заболеваемости инфекциями ВДП и НДП, отличными от COVID-19, обусловлены снижением их диагностики в период пандемии [3].

Цель исследования – обзор тенденций изменения эпидемиологии инфекций ВДП и НДП в период пандемии COVID-19.

В первую половину 2020 г., когда пандемия COVID- 19 только набирала обороты, была отмечена необычная тенденция в отношении заболеваемости инфекциями ВДП и НДП в отдельных регионах России. Оказалось, что заболеваемость COVID-19, ОРВИ, гриппом и внебольничными пневмониями (ВП) суммарно за январь–июнь 2020 г. превысила средние значения таковой для ОРВИ, гриппа и ВП за первые 6 мес. 2016–2019 гг. только в 32 из 85 регионов РФ [4]. Из них в 25 субъектах разница в уровне заболеваемости острыми респираторными инфекциями за 1-е полугодие 2020 г. и аналогичный период 2016–2019 гг. составила 10–30%. В 7 субъектах РФ прирост составил от 30 до 1500%: в Республиках Бурятия, Тыва, Ингушетия, Дагестан, Забайкальском крае и Калининградской области. Примечательно то, что Республики Тыва, Бурятия, Алтай, а также Забайкальский край граничат друг с другом и находятся вблизи или непосредственно граничат с Китаем, где случаи COVID-19 начали выявлять еще в декабре 2019 г. Калининградская область граничит с Польшей и Литвой, где в более ранние сроки начался эпидемический процесс COVID-19, а Дагестан имеет морскую границу с Ираном, где эпидемия COVID-19 началась раньше. Возможно, проникновение вируса SARS-CoV-2 произошло на эти территории до начала обязательного тестирования всех приезжающих из-за границы, что и отразилось на заболеваемости инфекциями ВДП и НДП в 1-м полугодии 2020 г. в этих регионах. Традиционный уклад жизни в Ингушетии и Дагестане также мог способствовать активной циркуляции вируса даже на фоне введения ограничительных мероприятий [5].

При сравнительном анализе циркуляции вирусов ОРВИ в сезонах 2018–2019, 2019–2020, 2020–2021, 2021–2022 гг. на основании данных «Еженедельного бюллетеня по гриппу и ОРВИ ФГБУ «Научно-исследовательский институт гриппа им. А.А. Смо­родинцева» Минздрава России [6] оказалось, что активность вирусов гриппа в сезоне 2020–2021 гг. была на историческом минимуме, а в сезоне 2021–2022 гг. проявилась необычно рано, в июле 2021 г., несмотря на ограничительные мероприятия. Безусловно, ежегодная вакцинация от гриппа оказывает свое позитивное влияние на сезонный подъем заболеваемости этой инфекцией, что отражается в средних многолетних показателях, но пандемия также внесла свой вклад в необычно низкий уровень циркуляции вирусов гриппа. Тем не менее специфическую профилактику гриппа следует только наращивать. В мире накоплен опыт того, что вакцинация от гриппа может индуцировать тренированный иммунный ответ, включая улучшение цитокиновых реакций после стимуляции иммунных клеток человека SARS-CoV-2, защищая от манифестных и тяжелых форм болезни COVID-19 [7–9].

Вирусы парагриппа в течение 2 прошлых эпидемических сезонов начали циркулировать позже обычного и не так активно, как ранее (рис. 1).

74-1.jpg (256 KB)

Cезонные коронавирусы и метапневмовирусы демонстрировали в последние 2 года более низкую активность. После периода минимальной активности в 2020–2021 гг. наблюдался ранний выраженный рост заболеваемости респираторно-синцитиальной инфекцией в 2021–2022 гг., что настораживает в плане снижения популяционного иммунитета к РСВ и повышения уязвимости детей до 2 лет [10]. Для этого контингента респираторно-синцитиальная инфекция особенно опасна, так как в 40% случаев приводит к развитию тяжелой острой респираторной инфекции2.

Циркуляция риновирусов в сезоне 2021–2022 гг. восстановилась до пандемического уровня, что, вероятно, позволит медленно оттеснять SARS-CoV-2 от лидерства в популяции. В какой-то степени это можно рассматривать как позитивный косвенный тренд в развитии пандемии, так как риновирусы в культуре клеток, будучи внесенными туда как до, так и после вируса SARS-CoV-2, активно ингибируют репликацию последнего [11].

Эпидемический процесс COVID-19 и ОРВИ наглядно это продемонстрировал в первой половине 2022 г. Если заболеваемость ОРВИ, основной вклад в которую вносит риновирус, росла, то число ежедневно регистрируемых случаев COVID-19 снижалось (рис. 2) [6].

Таким образом, возникновение и распространение SARS-CoV-2 и последовавшие ограничительные меры повлияли на сезонную циркуляцию других респираторных вирусов во всем мире. Пока неизвестно, сколько времени понадобится для восстановления сезонных моделей циркуляции респираторных вирусов. Изменение в эпидемиологии ОРВИ может нести потенциальные риски новых эпидемий или крупных вспышек, появления атипичных форм, изменений в распределении по возрасту и тяжести заболевания. Снижение популяционного иммунитета в отношении других респираторных вирусов, отличных от COVID-19, может способствовать появлению новых штаммов, изменению контингента восприимчивых лиц, повышению уязвимости детей. На настоящий момент имеется много пробелов в теориях вирусной интерференции, влияния окружающей среды и температуры на сезонность вируса, роли иммунитета в передаче инфекции на популяционном уровне.

Есть целый ряд факторов, свидетельствующих о явно негативном влиянии пандемии и на эпидемиологию инфекций НДП:

  • бесконтрольное назначение антибиотиков, начиная с амбулаторного этапа лечения респираторной инфекции ВДП (без признаков бактериальной инфекции);
  • избыточное и необоснованное назначение антибиотиков при COVID-19 пневмонии;
  • селекция антибиотикорезистентных штаммов;
  • распространение антибиотикорезистентных штаммов;
  • рост инфекций, связанных с оказанием медицинской помощи.

Структура бактериальных возбудителей внебольничных пневмоний во время пандемии существенно изменилась. Об этом свидетельствуют многие научные публикации [12–15], в том числе и российских ученых.

Так, по данным совместного исследования ФКУЗ «Ростовский научно-исследовательский противочумный институт» и ФБУН «Центральный НИИ эпидемиологии» Роспотребнадзора [14], если основными возбудителями внебольничной пневмонии до пандемии COVID-19 были S. pneumoniae, Legionella spp., S. aureus, Enterobacterales, H. influenzae, то во время пандемии их спектр существенно изменился. В августе 2020 г. среди выделенных из мокроты и бронхоальвеолярного лаважа микроорганизмов при первом обследовании пациентов в стационаре в 57% случаев была обнаружена C. albicans, в 15,4% – S. saprofiticus, в 7,4% – S. epidermidis, в 5,1% – C. krusei, в 4,3% – K. pneumoniae. S. pneumoniae выявляли лишь в 1,7% случаев. Всего было обследовано 284 пациента с ВП. Патогенные микроорганизмы были выявлены у 96 больных с выделением 121 изолята. В декабре 2020 г. C. аlbicans выделяли в 37–40% случаев у COVID-19«+» пациентов. У COVID-19«-» пациентов выделение C. аlbicans к этому же периоду времени возросло с 24 до 40%, а выделение S. pneumoniae сократилось c 4,5 до 0% у COVID-19«+» пациентов и с 4,6 до 1% – у COVID-19«-». В декабре 2020 г. по сравнению с августом 2020 г. с 5,8 до 14,1% увеличилась частота обнаружения S. aureus у COVID-19«+» пациентов и с 3,9 до 7,7% – у COVID-19«-». В широком спектре были выявлены различные представители условно-патогенной флоры, являющиеся по большей части возбудителями ВП. Такой же спектр возбудителей сохранился и при исследованиях с интервалом 6 мес. в июне 2021 г. Превалировали Candida spp. и Klebsiella spp., регистрировали и других представителей условно-патогенной флоры, S. pneumoniae встречался в единичных случаях. К антибиотикам первой линии (пенициллинам и цефалоспоринам) имели устойчивость более 50% выделенных штаммов. Аналогично большинство выделенных штаммов дрожжевых и дрожжеподобных грибов обладали устойчивостью к популярным в стационарах флуконазолу и итраконазолу [14].

Аналогичные результаты были получены и в совместном исследовании ФКУЗ «Хабаровский НИИ эпидемиологии и микробиологии» и ФБУН «Центральный НИИ эпидемиологии» Роспотребнадзора [15]. При бактериологическом исследовании мокроты больных ВП в 2 лечебно-профилактических учреждениях (ЛПУ) Хабаровска превалировали грибы рода Candida (51 и 69%), S. saprophyticus (11,5 и 23,3%) и ряд представителей условно-патогенной флоры. S. pneumoniae встречался лишь в 1,3 и 2,3% соответственно. Более чем 2/3 выделенных изолятов обладали множественной лекарственной устойчивостью. В аутопсийном материале пациентов, умерших от ВП, преобладала K. pneumoniae, частота выделения которой росла по мере увеличения срока госпитализации (с 8,5 до 31%), увеличивалась и доля карбапенемаз-резистентных штаммов (с 65 до 88%), С. albicans в аутопсийном материале уходила на второй план.

Пандемия, вызванная SARS-CoV-2, существенно повлияла на эпидемиологию инфекций не только ВДП, но и НДП. Произошло изменение спектра патогенов, вызывающих поражение НДП, во многом обусловленное снижением циркуляции часто встречающихся респираторных микроорганизмов (S. pneumoniae, H. influenzae, Mycoplasma pneumoniae, Legionella pneumophila, респираторные вирусы) на фоне раннего и необоснованного назначения антибиотиков. Терапия COVID-19 в связи с назначением больших доз стероидов и ингибиторов провоспалительных цитокинов повысила уязвимость пациентов к ВП, а также способствовала активации собственной бактериальной и грибковой микрофлоры. Избыточное и неадекватное назначение противомикробных препаратов привело к отбору микроорганизмов, устойчивых к лекарственным средствам, а нарушение противоэпидемического режима в ЛПУ способствовало распространению микроорганизмов с множественной лекарственной устойчивостью.

Заключение

В нынешний период пандемии COVID-19 и после ее завершения необходимо усиление молекулярно-генетического надзора и в целом эпидемиологического надзора за циркулирующими респираторными вирусами для прогнозирования изменений в эпидемическом процессе сезонных респираторных инфекций. Необходимы дальнейшие исследования основных механизмов, определяющих эпидемиологические особенности респираторных вирусов, которые учитывают вирусную эволюцию, вирусную интерференцию, взаимодействие между вирусом и иммунитетом хозяина. Это поможет выявить возникающие угрозы пандемии, а также лучше подготовиться к долгосрочному прогнозированию и, соответственно, противодействию будущим вспышкам и эпидемиям. Следует продолжать непрерывный эпидемиологический надзор за патогенами, вызывающими заболевания НДП, в свете их меняющейся эпидемиологии и оптимизировать стратегии борьбы с ними. Необходимо усиление программ по рациональной антимикробной химиотерапии, а также противоэпидемического режима в ЛПУ для предотвращения распространения мультирезистентных штаммов.

References

1. Moriyama M., Hugentobler W.J., Iwasaki A. Seasonality of respiratory viral infections. Annu. Rev. Virol. 2020; 7(1): 83–101. DOI: 10.1146/annurev-virology-012420-022445

2. Авдеев С.Н., Белобородов В.Б., Белоцерковский Б.З., Грицан А.И., Дехнич А.В., Зайцев А.А. и др. Тяжелая внебольничная пневмония у взрослых. Клинические рекомендации Федерации анестезиологов и реаниматологов России. Анестезиология и реаниматология 2022; (1): 6–35. DOI: 10.17116/anaesthesiology20220116

Avdeev S.N., Beloborodov V.B., Belocerkovsky B.Z., Grican A.I., Dehnich A.V., Zajcev A.A. et al. [Severe community-acquired pneumonia in adults. Clinical recommendations from Russian Federation of Anaesthesiologists and Reanimatologists]. Anesteziology and reanimatology 2022; (1): 6–35. (In Russ.). DOI: 10.17116/anaesthesiology20220116

3. Tang H.J., Lai C.C., Chao C.M. Changing Epidemiology of Respiratory Tract Infection during COVID-19 Pandemic. Antibiotics 2022; 11(3): 315. doi: 10.3390/antibiotics11030315

4. https://www.iminfin.ru/areas-of-analysis/health

5. Пшеничная Н.Ю., Журавлев Г.Ю., Лизинфельд И.А., Акимкин В.Г., Морозова Н.С., Малеев В.В. Влияние численности населения и географических факторов на заболеваемость острыми респираторными инфекциями в I полугодии 2020 г. в регионах Российской Федерации в период пандемии COVID-19. Эпидемиол. инфекц. болезни. Актуал. вопр. 2021; 11(2): 6–12. DOI: 10.18565/epidem.2021.11.2.6-12

Pshenichnaya N.Yu., Zhuravlev G.Yu., Lizinfel’d I.A., Akimkin V.G., Morozova N.S., Maleev V.V. [The influence of population size and geographical factors on the incidence of acute respiratory infections in the first half of 2020 in the regions of the Russian Federation during the COVID-19 pandemic]. Epidemiоlоgy and infectious diseases. Сurrent items 2021; 11(2): 6–12. (In Russ.). DOI: 10.18565/epidem.2021.11.2.6-12

6. https://www.influenza.spb.ru/system/epidemic_situation/laboratory_diagnostics/

7. Lorini Ch., Bonaccorsi G., Paget J., Caini S. The Association between Influenza Vaccination and the Risk of SARS-CoV-2 Infection, Severe Illness, and Death: A Systematic Review of the Literature. Int. J. Environ. Res. Public Health 2020; 17(21): 7870. DOI: 10.3390/ijerph17217870

8. Taghioff S.M., Slavin B.R., Holton T., Singh D .Examining the potential benefits of the influenza vaccine against SARS-CoV-2: A retrospective cohort analysis of 74,754 patients. PLoS ONE 2021; 16(8): e0255541. DOI: 10.1371/journal.pone.0255541

9. Conlon А., Ashur С., Washer L., Kim A.E., Hofmann В.А. Impact of the influenza vaccine on COVID-19 infection rates and severity. American journal of infection control. 2021; 49(6): 694–700. DOI: 10.1016/j.ajic. 2021.02.012

10. Ferrero F., Ossorio M.F., Rial M.J. The return of RSV during the COVID‐19 pandemic. Pediatric Pulmonology 2022; 57(3): 770–1. DOI: 10.1002/ppul.25802

11. Kieran D., Goldfarb D.M., Haney J., Amat J.A.R., Herder V. et al. Human Rhinovirus Infection Blocks Severe Acute Respiratory Syndrome Coronavirus 2 Replication Within the Respiratory Epithelium: Implications for COVID-19 Epidemiology. J. Infect. Dis. 2021; 224(1): 31–8. DOI: 10.1093/infdis/jiab147

12. Torres A., Cilloniz C., Niederman M.S., Menéndez R., Chalmers J.D., Wunderink R.G. et al. Pneumonia. Nat. Rev. Dis. Primers 2021; 7(1): 25. DOI: 10.1038/s41572-021-00259-0.

13. Alibert S., Dela Cruz C.S., Amati F., Sotgiu G., Restrepo M.I. Community-acquired pneumonia. Lancet 2021; 398(10303): 906–19. DOI 10.1016/s0140-6736(21)00630-9

14. Попова А.Ю., Ежлова Е.Б., Демина Ю.В., Носков А.К., Ковалев Е.В., Карпущенко Г.В. и др. Этиология внебольничных пневмоний в период эпидемического распространения COVID-19 и оценка риска возникновения пневмоний, связанных с оказанием медицинской помощи. Здоровье населения и среда обитания 2021; (7): 67–75. DOI:10.35627/2219-5238/2021-29-7-67-75

Popova A.Yu., Ezhlova E.B., Demina Yu.V., Noskov A.K., Kovalev E.V., Karpushchenko G.V. et al. [Etiology of Community-Acquired Pneumonia during the Epidemic Spread of COVID-19 and Healthcare-Associated Pneumonia Risk Assessment]. Public Health and Life Environment 2021; (7): 67–75. (In Russ.). DOI:10.35627/2219-5238/2021-29-7-67-75

15. Троценко О.Е., Бондаренко А.П., Шмыленко В.А., Базыкина Е.А., Пшеничная Н.Ю., Зайцева Т.А. и др. Бактериальная микрофлора респираторного тракта, выявленная у больных внебольничной пневмонией в период продолжающегося распространения новой коронавирусной инфекции в г. Хабаровске (декабрь 2020 – март 2021 г.). Инфекция и иммунитет 2022; 12(4): 713–25. DOI: 10.15789/2220-7619-COR-1839

. Trotsenko O.E., Bondarenko A.P., Shmylenko V.A., Bazykina E.A., Pshenichnaya N.Yu., Zaitseva T.A. et al. [Characteristics of respiratory tract bacterial microflora detected in patients suffering from community-acquired pneumonia during continuing spread of the new coronavirus infection in Khabarovsk city (December 2020 – March 2021)]. Russian Journal of Infection and Immunity 2022; 12(4): 713–725. DOI: 10.15789/2220-7619-COR-1839

About the Authors

Professor Natalia Yu. Pshenichnaya, MD, Deputy Director for Clinical and Analytical Work, Central Research Institute of Epidemiology, Russian Federal Service for Supervision of Consumer Rights Protection and Human Well-Being; Moscow, Russia; natalia-pshenichnaya@yandex.ru; http://orcid.org/0000-0003-2570-711X
Galina V. Gopatsa, Cand. Med. Sci.; Advisor, Organization and Guidance Department, Central Research Institute of Epidemiology, Russian Federal Service for Supervision of Consumer Rights Protection and Human Well-Being; Moscow, Russia; galentinabk@mail.ru; https://orcid.org/0000-0001-8703-7671
Svetlana V. Ugleva, MD, Professor, Department of Epidemiology with Courses of Molecular Diagnosis and Disinfectology, Central Research Institute of Epidemiology, Russian Federal Service for Supervision of Consumer Rights Protection and Human Well-Being, Moscow, Russia; uglevas@bk.ru https://orcid.org/0000-0002-1322-0155

Similar Articles

By continuing to use our site, you consent to the processing of cookies that ensure the proper functioning of the site.