Uitdagingen in diagnose en beleid bij chikungunya en Zika virus infecties

Arbovirussen (‘arthropod-borne virussen’) zijn virussen die overgedragen worden tussen gewervelde dieren of mensen enerzijds, en geleedpotige vectoren zoals muggen en teken anderzijds. De overdracht van het virus vindt plaats wanneer de geleedpotige de gastheer bijt om zich met diens bloed te voeden. Een beet van een geïnfecteerde vector kan leiden tot infectie met het virus die zeer wisselend kan verlopen, variërend van asymptomatisch tot ernstige ziekte en overlijden. Het aantal arbovirus infecties dat ziekte bij de mens veroorzaakt wordt geschat op 150, en enkele daarvan vormen al eeuwen een plaag. Anderen, zoals chikungunya virus (CHIKV) en Zika virus (ZIKV), veroorzaakten in de laatste decennia wereldwijd grote epidemieën. CHIKV en ZIKV behoren tot verschillende virusfamilies, respectievelijk de families Togaviridae en Flaviviridae), maar zij delen dezelfde vector. Dit zijn steekmuggen van het geslacht Aedes, dat wijd verspreid is op alle continenten. De opkomst van CHIKV en ZIKV en geografische uitbreiding naar nieuwe gebieden heeft belangrijke lacunes blootgelegd in onze kennis van het natuurlijk beloop en de klinische epidemiologie van deze arbovirus infecties.

Zoals ik toelicht in de Introductie, vormen deze lacunes grote uitdagingen voor de diagnose en het beleid bij CHIKV en ZIKV infecties. Multidisciplinair wetenschappelijk onderzoek  dat tot een beter begrip van de voorspellers en de klinische presentatie van deze ‘Aedes-borne’ infecties en tot verbetering van de diagnostische mogelijkheden leidt, is van belang voor mensen met (risico op) CHIKV of ZIKV infecties, voor clinici, voor gezondheidsautoriteiten en voor beleidsmakers. Het doel van mijn studies in het kader van dit doctoraat is om een bijdrage te leveren aan deze kennisontwikkeling.

De eerste uitbraak van CHIKV in het Caraïbisch gebied en de Nieuwe Wereld was in December 2013. De uitbraak verspreidde zich snel, en bereikte het eiland Aruba in het Nederlands Caraïbisch gebied in  oktober 2014. De diagnostiek voor CHIKV infecties op het eiland was op dat moment beperkt tot een immunofluorescentie test voor de detectie van CHIKV-specifieke antilichamen, uitgevoerd door het Landslaboratorium Aruba. Op het Instituut voor Tropische Geneeskunde in Antwerpen (ITG), hebben wij retrospectief de sera van 498 patiënten getest, die tijdens de uitbraak (van oktober 2014 tot maart 2015) door hun huisarts naar het Landslaboratorium verwezen waren voor CHIKV diagnostiek (Hoofdstuk 1). Wij identificeerden 269 gevallen van CHIKV , 210 door het aantonen van CHIKV-specifieke antilichamen en 59 (28%) extra gevallen door detectie van CHIKV RNA middels ‘real-time reverse transcription polymerase chain reaction’ (RT-PCR). Deze bevinding toont aan dat de diagnose vaak gemist wordt  in laboratoria waar deze technologie (RT-PCR) niet voor handen is, en waar het verkrijgen van opvolgstalen niet vanzelfsprekend is. Honderd een-en-zeventig van 248 patiënten van 18 jaar of ouder met een bevestigde CHIKV infectie die in aanmerking kwamen voor een interview waren werden telefonisch gecontacteerd. De belangrijkste symptomen tijdens de acute CHIKV infectie waren gewrichtsklachten, koorts en huiduitslag. Zes-en-twintig procent van de patiënten met gewrichtspijnen rapporteerde aanhoudende pijn voor de duur van een jaar of langer. Voorspellers voor deze chronische gewrichtspijnen waren vrouwelijk geslacht van de patiënt (odds ratio 5.9, 95%-betrouwbaarheidsinterval [2.1-19.6]), het aantal en patroon van de aangedane gewrichten in de acute fase van infectie (odds ratio 7.4, 95%-betrouwbaarheidsinterval [2.7-23.3]) en, voor het eerst gedocumenteerd in dit proefschrift, aanwezigheid van CHIKV in het bloed (viremie) die langer aanhield dan 7 dagen na start van de symptomen (odds ratio 6.4, 95%-betrouwbaarheidsinterval [1.4-34.1]).

De aanzienlijke chronische ziektelast van CHIKV infecties en het matige vermogen van antilichaam-detectie testen in de acute fase, benadrukken de noodzaak voor betere diagnostiek in die acute fase van de ziekte. In Hoofdstuk 2, onderzochten wij een prototype immuunchromatografische diagnostische sneltest die muis antilichamen gebruikt als substraat voor het  E1-eiwit van de CHIKV enveloppe. Bij evaluatie van de test in een panel van klinische stalen dat Eastern/Central/Southern African (ECSA) genotype CHIKV (met verschillende lijnen van verwantschap) bevatte en die verkregen werden van teruggekeerde reizigers die in het ITG gediagnosticeerd werden, vonden wij een redelijke diagnostische sensitiviteit (88.9%, 95%-betrouwbaarheidsinterval [56.5 - 98.0]), maar de sensitiviteit voor stalen uit Aruba met daarin uitsluitend Aziatisch genotype CHIKV was laag (33.3%, 95%-betrouwbaarheidsinterval [19.2-51.2]). De specificiteit (83.1%, 95%-betrouwbaarheidsinterval [71.5-90.5]) van de sneltest in sera van patiënten met overige koortsende ziekten of sera met daarin andere alphavirussen of flavivirussen, was matig. Voor de verdere ontwikkeling van een sneltest voor  CHIKV deden wij de aanbeveling om antilichamen te gebruiken die reageren met alle CHIKV genotypen. De diagnostische nauwkeurigheid van een dergelijke nieuwe test dient vervolgens  geëvalueerd te worden tegen genotypen afkomstig van verschillende CHIKV uitbraken.

ZIKV, een virus van de familie Flaviviridae, werd aanvankelijk slechts gezien als de oorzaak van milde ziekteverschijnselen in 20% van de geïnfecteerde personen. Echter, tijdens de opkomst van ZIKV in Frans Polynesië (2013) en in het Amerikaanse continent (2015) bleek ZIKV infectie geassocieerd te zijn met neurologische aandoeningen en, bij infectie in de zwangerschap, met foetale microcefalie en andere geboorte-afwijkingen. Bovendien veroorzaakte de bevinding dat dit arbovirus ook via sexueel contact van mens tot mens kon worden overgedragen veel commotie onder wetenschappers, gezondheidswerkers en het brede publiek. Aan reizigers uit niet-endemische gebieden die voor reisadvies kwamen werd geadviseerd voorzorgsmaatregelen te treffen wanneer zij naar gebieden afreisden die getroffen waren door de ZIKV epidemie. Deze maatregelen omvatten onder meer een negatief reisadvies voor zwangere vrouwen of voor mensen met een zwangerschapswens. Na terugkeer van een reis uit de aangedane gebieden werden artsen en laboratoria overspoeld door de vraag naar diagnostiek voor  ZIKV infecties. Op dat moment schoot het best beschikbare bewijs tekort voor goede diagnostiek en een gefundeerd beleid bij de verdenking op ZIKV infectie, met name waar het een eventuele zwangerschapswens betrof.

In een prospectieve cohort studie onder 55 volwassen deelnemers die naar gebieden met epidemische transmissie van ZIKV in Latijns Amerika en de Caraïben afreisden in 2016, observeerden wij 9 gevallen van ZIKV infectie (Hoofdstuk 3). De incidentie bedroeg 17.0% (95%-betrouwbaarheidsinterval [7.8-32.2]) per maand op reis, waarmee ZIKV infectie na reizigersdiarree het grootste gezondheidsrisico voor reigers was tijdens de uitbraak. Symptomatische ZIKV infectie presenteerde zich vaker met huiduitslag dan met koorts. Tot slot vonden wij in deze studie dat slechts 1 van de 9 patiënten (11.1%) asymptomatisch was, hetgeen erop duidt dat asymptomatische ZIKV infectie in reizigers veel minder vaak voorkomt dan in studies uit endemische gebieden werd gerapporteerd.

De meeste rapporten over geslachtelijke overdracht van ZIKV betroffen de seksuele overdracht van man op vrouw. Het virus werd in hoge concentraties aangetroffen in sperma en geïsoleerd uit spermastalen tot 69 dagen na aanvang van systemische symptomen. Omdat het potentieel voor seksuele overdracht van ZIKV nauw verbonden leek met de duur van aanwezigheid van het virus in sperma, onderzochten wij dit in teruggekeerde symptomatische reizigers met een bevestigde ZIKV infectie (Hoofdstuk 4). Wij detecteerden ZIKV RNA middels RT-PCR in het sperma van  negen van 15 deelnemers aan het onderzoek (60%). De mediane duur van ZIKV RNA detectie in sperma was 83 dagen (95%-betrouwbaarheidsinterval [57−108]) en de maximale duur van virus uitscheiding in semen in ons cohort was 144 dagen, na aanvang van de symptomen van ZIKV infectie. Wij hadden slechts eenmaal een succesvolle isolatie van ZIKV uit semen, maar kunnen het potentieel voor seksuele overdracht niet uitsluiten zo lang als viraal RNA in semen gedetecteerd kan worden. Daarnaast vonden wij in de stalen van 11 deelnemers van wie het semen microscopisch werd onderzocht, leukocyten (n=11), erythrocyten (n=10) en oligospermie (n=6 van 10 (een van de deelnemers had een obstructieve azoöspermie na vasectomie)). Deze afwijkingen werden ook aangetroffen in stalen waarin geen ZIKV RNA werd aangetoond, en kunnen duiden op weefselschade aan de mannelijke voortplantingsorganen.

Bij de start van de ZIKV uitbraak in Latijns Amerika, waren slechts enkele diagnostische testen gevalideerd voor het aantonen van ZIKV infecties. Op het ITG werden symptomatische reizigers getest middels een ZIKV-specifieke RT-PCR op serum wanneer de stalen verkregen werden binnen 7 dagen na aanvang van de symptomen, en op urinestalen verkregen binnen 14 dagen na aanvang van de symptomen , en middels een anti-ZIKV Immuunglobuline (Ig)M en IgG Enzyme Linked Immunosorbent Assay (ELISA). Alle positieve of twijfelachtige ELISA resultaten werden slechts als diagnostisch beschouwd voor ZIKV infectie na confirmatie in een Virus Neutralisatie Test (VNT), die werd uitgevoerd op de Eenheid Virologie van het Instituut. Asymptomatische reizigers werden alleen getest met ELISA op serum, bij voorkeur verkregen vanaf 20 dagen na terugkeer (d.w.z. de laatste blootstelling aan ZIKV in verband met de reis). In Hoofdstuk 5 voerden wij een cross-sectionele cohort analyse uit om de hieroven geschetste benadering van ZIKV diagnostiek in niet-zwangere reizigers te evalueren. In een tijdsbestek van 12 maanden zagen wij 462 teruggekeerde reizigers op consultatie voor ZIKV diagnostiek. De diagnose ZIKV infectie werd bevestigd in 49, en kwam frequent voor onder symptomatische patiënten (46/227, 20.3%), maar niet bij asymptomatische personen (3/235, 1.3%). De asymptomatische reizigers hadden vergelijkbare karakteristieken met de symptomatische, maar zij hadden vaker zwangerschapswens (75.8% vs. 24.2%). Huiduitslag (positive likelihood ratio (LRP) 5.6) en conjunctivitis (LRP 10.8) voorspelden een diagnose van ZIKV infectie. De post-test probabiliteit van een negatief ELISA resultaat op serum verkregen op 20 tot 25 dagen na blootstelling was minder dan 0.1% in asymptomatische reizigers. Wij beschouwen negatieve ELISA resultaten op serum verkregen in dit tijdsbestek op 20 tot 25 dagen na blootstelling als een veilige strategie om ZIKV infectie uit te sluiten. Het advies om op 20 tot 25 dagen na blootstelling te testen voor de aanwezigheid van ZIKV-specifieke antilichamen kan bijzonder waardevol zijn voor het beleid bij terugkerende reizigers met een zwangerschapswens.