Viral pathogens associated with lower respiratory tract infection

Abstract

Infections of the lower respiratory tract (LRTI) cause significant morbidity at Assiut University Hospitals, Egypt, among both children and adults. Determining the contribution of viruses as causative agents to these LRTIs was the aim of this study. The present study is the first one using both conventional and molecular methods for detection and characterization of the main respiratory viruses at Assiut University Hospitals. A total of 520 patients were enrolled in the study, 70 of them (13.5%) were children and 450 (86.5%) were adults. From these patients, 812 samples were obtained during three consecutive winter-spring seasons from 2005 until 2008. The research was conducted over a two-year period from 2007 to 2009 at the National Reference Center for Influenza (Robert Koch Institute, Berlin, Germany). Detection of the corresponding viruses was performed first by real-time PCR. Seventy nine patients (104 samples) were diagnosed positive for one or more of the main respiratory viruses with a viral infection rate of 15.2%. Infected children were 32 in number (46% of the children group) and infected adults were 47 (10.4% of adults). Of the 79 virus-positive patients, 22 were infected with influenza viruses, 21 with human Metapneumovirus (hMPV), 20 with adenoviruses, and 16 with respiratory syncytial virus (RSV). The age group 0-4 years was the most affected by respiratory viruses (30 out of 79 cases, which accounted for 38% of the total number of positive cases). Most of the influenza viruses were detected in the middle age group (35-60), while RSV and hMPV were mostly identified in young children (0-4 years). Adenoviruses were more or less equally distributed among different age groups. Pneumonia was the most common diagnosis, accounting for 27.85% of the total number of positive cases. Isolation of respiratory viruses on tissue culture cells turned out to be very difficult especially for viruses like hMPV and RSV. Only eight viruses (six influenza viruses and two adenoviruses) out of the 104 positive samples diagnosed by real-time PCR could be isolated on tissue culture cells. Nucleotide and amino acid sequences of the detected respiratory viruses were compared with sequences from Germany and those deposited at GenBank. It could be concluded that viral isolation on tissue culture cells should not be used as the primary method for diagnostic purposes as it is time-consuming and not as sensitive as polymerase chain reaction. The phylogenetic characterization of the detected viruses revealed that they were similar to those reported from other parts of the world during the same period. This indicates a worldwide spread of these viruses during winter-spring seasons. Diagnostic tests for respiratory viruses should be incorporated in the routine diagnostic study of patients with lower respiratory tract infection, and further active respiratory viral surveillance will be required in the future.

Infektionen der unteren Atemwege verursachen erhebliche Morbidität an den Assiut-Universitäts-krankenhäusern, (Ägypten), sowohl bei Kindern als auch bei Erwachsenen. Die Rolle von Viren als Erreger unterer Atemwegsinfektionen an den Assiut Universitätskrankenhäusernzu bestimmen war das Ziel dieses Forschungsprojekts. Diese Studie ist die erste, die sowohl konventionelle als auch molekularbiologische Methoden zum Nachweis und zur Charakterisierung der wichtigsten Atemwegsviren verwendet hat. Insgesamt, wurden 520 Patienten in die Studie aufgenommen; 70 von ihnen (13,5%) waren Kinder und 450 (86,5%) waren Erwachsene. Von den Patienten, wurden 812 Proben während dreier aufeinander folgender Influenza-Saisons (2005 bis 2008) gewonnen. Die Untersuchung wurde über einen Zeitraum von zwei Jahren (2007 bis 2009) am Nationalen Referenzzentrum für Influenza (Robert Koch-Institut, Berlin, Deutschland) durchgeführt. Der Nachweis der entsprechenden Viren wurde zunächst mittels Real-Time-PCR durchgeführt. Dabei wurden 79 Patienten (104 Proben) positiv für einen oder mehrere der wichtigsten Atemwegsviren getestet (15,2%). In der Gruppe der Kinder waren 32 (46%) und bei den Erwachsenen 47 (10,4%) im PCR-Nachweis positiv. Von den 79 positiven Patienten waren 22 mit Influenzaviren, 21 mit Metapneumoviren (HMPV), 20 mit Adenoviren und 16 mit Respiratory Syncytial Virus (RSV) infiziert. Die Altersgruppe 0-4 Jahre war die am stärksten von respiratorischen Viren betroffene Gruppe (30 von 79 Fällen, entspricht 38% der Gesamtzahl der positiven Fälle). Die meisten Influenzaviren wurden in der mittleren Altersgruppe (35-60) festgestellt, während RSV und HMPV zumeist bei kleinen Kindern (0-4 Jahre) identifiziert wurden. Pneumonie war die häufigste klinische Diagnose mit einem Anteil von 27,9% an der Gesamtzahl der positiven Fälle. Die Virusanzucht als weiteres unabhängiges Verfahren erwies sich als sehr viel schwieriger. Nur acht Viren (sechs Influenza-Viren und zwei Adenoviren) konnten aus den 104-positiven Proben isoliert werden. Nukleotid-und Aminosäure-Sequenzen der Viren wurden mit bekannten Sequenzen aus Deutschland und in GenBank hinterlegten verglichen. Die Ergebnisse zeigten, dass die PCR gegenüber der Virusanzucht zu bevorzugen ist, da sie sensitiver und weniger zeitaufwändig ist. Die phylogenetische Charakterisierung der Viren ergab, dass sie denen aus anderen Teilen der Welt im gleichen Zeitraum ähnlich sind. Diagnostische Tests für den respiratorische Viren sollten in Assiut in der Routinediagnostik bei Patienten mit Infektion der unteren Atemwege aufgenommen werden. Eine weitere aktive Überwachung respiratorischer Viren wird auch in Zukunft erforderlich sein.