Journal of microbiology, epidemiology and immunobiologyJournal of microbiology, epidemiology and immunobiologyЖурнал микробиологии, эпидемиологии и иммунобиологии0372-93112686-7613Central Research Institute for Epidemiology1848110.36233/0372-9311-299scqbkqORIGINAL RESEARCHESОРИГИНАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯResearch ArticleMolecular epidemiological monitoring of the tuberculosis pathogen in the Arkhangelsk regionМолекулярно-эпидемиологический мониторинг популяции возбудителя туберкулёза в Архангельской областиhttps://orcid.org/0000-0001-9140-8957VyazovayaАnna А.ВязоваяАнна Александровна
Russian Federation

Cand. Sci. (Biol.), senior researcher, Laboratory of molecular epidemiology and evolutionary genetics, St. Petersburg Pasteur Institute

к.б.н., с.н.с. лаб. молекулярной эпидемиологии и эволюционной генетики Санкт-Петербургского НИИ эпидемиологии и микробиологии им. Пастера

annavyazovaya@gmail.comEliseevPlaton I.ЕлисеевПлатон Иванович
Russian Federation

Cand. Sci. (Med.), associate professor, Department of phthisiopulmonology, Northern State Medical University

к.м.н., доцент каф. фтизиопульмонологии Северного государственного медицинского университета

annavyazovaya@gmail.comhttps://orcid.org/0000-0001-5246-8658GerasimovaAlena А.ГерасимоваАлёна Андреевна
Russian Federation

junior researcher, Laboratory of molecular epidemiology and evolutionary genetics, St. Petersburg Pasteur Institute

м.н.с. лаб. молекулярной эпидемиологии и эволюционной генетики НИИ эпидемиологии и микробиологии имени Пастера

annavyazovaya@gmail.comhttps://orcid.org/0000-0003-1509-0734SolovievaNatalya S.СоловьёваНаталья Сергеевна
Russian Federation

Cand. Sci. (Med.), Head, Bacteriological laboratory, Research Institute of Phthisiopulmonology

к.м.н., зав. бактериологической лабораторией Санкт-Петербургского НИИ фтизиопульмонологии

annavyazovaya@gmail.comhttps://orcid.org/0000-0002-1542-6958NikishovaElena I.НикишоваЕлена Ильинична
Russian Federation

Cand. Sci. (Med.), Professor, Department of phthisiopulmonology, Northern State Medical University

д.м.н., профессор каф. фтизиопульмонологии Северного государственного медицинского университета

annavyazovaya@gmail.comhttps://orcid.org/0000-0002-0830-5808NarvskayaOlga V.НарвскаяОльга Викторовна
Russian Federation

Cand. Sci. (Med.), Professor, leading researcher, Laboratory of molecular epidemiology and evolutionary genetics, St. Petersburg Pasteur Institute

д.м.н., профессор, в.н.с. лаб. молекулярной эпидемиологии и эволюционной генетики НИИ эпидемиологии и микробиологии им. Пастера

annavyazovaya@gmail.comhttps://orcid.org/0000-0001-5924-0576MokrousovIgor V.МокроусовИгорь Владиславович
Russian Federation

D. Sci. (Biol.), Head, Laboratory of molecular epidemiology and evolutionary genetics, St. Petersburg Pasteur Institute

д.б.н., зав. лаб. молекулярной эпидемиологии и эволюционной генетики Санкт-Петербургского научно-исследовательского института эпидемиологии и микробиологии им. Пастера

annavyazovaya@gmail.comhttps://orcid.org/0000-0002-8485-5625MariandyshevAndrey O.МарьяндышевАндрей Олегович
Russian Federation

D. Sci. (Med.), Professor, Head, Department of phthisiopulmonology, Northern State Medical University

д.м.н., профессор, зав. каф. фтизиопульмонологии Северного государственного медицинского университета

annavyazovaya@gmail.comSt. Petersburg Pasteur InstituteСанкт-Петербургский научно-исследовательский институт эпидемиологии и микробиологии им. ПастераNorthern State Medical UniversityСеверный государственный медицинский университетjunior researcher, Laboratory of molecular epidemiology and evolutionary genetics, St. Petersburg Pasteur Instituteм.н.с. лаб. молекулярной эпидемиологии и эволюционной генетики НИИ эпидемиологии и микробиологии имени ПастераResearch Institute of PhthisiopulmonologyНаучно-исследовательский институт фтизиопульмонологии22112023100533834520112023Copyright ©; 2023, Vyazovaya А.А., Eliseev P.I., Gerasimova A.А., Solovieva N.S., Nikishova E.I., Narvskaya O.V., Mokrousov I.V., Mariandyshev A.O.Copyright ©; 2023, Вязовая А.А., Елисеев П.И., Герасимова А.А., Соловьёва Н.С., Никишова Е.И., Нарвская О.В., Мокроусов И.В., Марьяндышев А.О.2023Vyazovaya А.А., Eliseev P.I., Gerasimova A.А., Solovieva N.S., Nikishova E.I., Narvskaya O.V., Mokrousov I.V., Mariandyshev A.O.Вязовая А.А., Елисеев П.И., Герасимова А.А., Соловьёва Н.С., Никишова Е.И., Нарвская О.В., Мокроусов И.В., Марьяндышев А.О.https://creativecommons.org/licenses/by/4.0https://microbiol.crie.ru/jour/article/view/18481

Introduction. Against the background of improvement of the main epidemiological indicators (morbidity and mortality) for tuberculosis in the Arkhangelsk region, the proportion of newly diagnosed tuberculosis patients with multidrug-resistant pathogen (MDR-TB) increased from 18.7% in 2002 to 33.8% in 2018.

The purpose of this study was the genotypic characterization of Mycobacterium tuberculosis strains obtained from newly diagnosed tuberculosis patients in the Arkhangelsk region in 2018.

Materials and methods. 89 M. tuberculosis strains isolated in 2018 from newly diagnosed tuberculosis patients were studied. Beijing genotype, its clusters B0/W148 and Central Asian/Russian were determined by PCR detection of the specific markers: IS6110 insertions in the dnaA-dnaN region, mutations in codons 48 of the mutT4 gene (CGG > GGG) and 58 of the mutT2 gene (GGA > CGA), IS6110 insertions in the Rv2664 region-Rv2665 and Rv1359-Rv1360, substitutions G > A in the sigE gene. Non-Beijing strains were spoligotyped.

Results. Drug resistance was detected in 41.6% (37/89), MDR — in 33.7% of strains. In 90% (27/30) of MDR strains, resistance to rifampicin and isoniazid was due to rpoB Ser531Leu and katG Ser315Thr mutations. Following M. tuberculosis genotypes were identified: Beijing (67.4%), T (14.6%), Ural (4.5%), Haarlem (4.5%), LAM (2.3%) and CAS1-Delhi (1.1%). Among the Beijing strains, clusters Central-Asian/Russian (60%; 36/60) and B0/W148 (30%; 18/60) prevailed. The majority of MDR strains belonged to the Beijing family (93.3%; 28/30), of which 64.3% (18/28) and 21.4% (6/28) belonged to clusters B0/W148 and Central-Asian/Russian, respectively.

Conclusion. In heterogeneous population of the causative agent of tuberculosis in the Arkhangelsk region, the most common strains were those of the Beijing genotype; in 2018 its share increased to 67.4% (40.4% in 1998–1999). Among MDR strains, the proportion of Beijing reached 93.3%, of which more than half (64.3%) belonged to the epidemiologically and clinically significant in Russia cluster B0/W148.

Введение. На фоне улучшения основных эпидемиологических показателей (заболеваемость и смертность) по туберкулёзу (ТБ) в Архангельской области доля впервые выявленных больных ТБ с множественной лекарственной устойчивостью (МЛУ) возбудителя увеличилась с 18,7% в 2002 г. до 33,8% в 2018 г.

Целью исследования была генотипическая характеристика штаммов Mycobacterium tuberculosis, полученных от впервые выявленных больных ТБ в Архангельской области в 2018 г.

Материалы и методы. Изучены 89 штаммов M. tuberculosis, выделенных в 2018 г. от впервые выявленных больных ТБ. Принадлежность к генотипу Beijing, кластерам B0/W148 и Central-Asian/Russian Beijing определяли с помощью ПЦР-детекции специфических маркеров: инсерции IS6110 в области dnaA-dnaN, мутаций в кодонах 48 гена mutT4 (CGG>GGG) и 58 гена mutT2 (GGA>CGA), вставки IS6110 в области Rv2664-Rv2665 и Rv1359-Rv1360, замены G>A в гене sigE. Штаммы non-Beijing были сполиготипированы.

Результаты. Лекарственной устойчивостью обладали 41,6% (37/89), МЛУ — 33,7% штаммов. У 90% (27/30) МЛУ-штаммов устойчивость к рифампицину и изониазиду была обусловлена мутациями rpoB Ser531Leu и katG Ser315Thr. Выявлены генотипы M. tuberculosis: Beijing (67,4%), T (14,6%), Ural (4,5%), Haarlem (4,5%), LAM (2,3%) и CAS1-Delhi (1,1%). Среди штаммов Beijing преобладали кластеры Central-Asian/Russian (60%; 36/60) и B0/W148 (30%; 18/60). Большинство МЛУ-штаммов принадлежали к семейству Beijing (93,3%; 28/30), из которых 64,3% (18/28) и 21,4% (6/28) — к кластерам B0/W148 и Central-Asian/Russian соответственно.

Заключение. В гетерогенной популяции возбудителя ТБ Архангельской области наиболее распространёнными были штаммы генотипа Beijing, причём в 2018 г. его доля увеличилась до 67,4% (в 1998–1999 гг. — 40,4%). Среди МЛУ-штаммов доля Beijing достигла 93,3%, из них более половины (64,3%) принадлежали к эпидемиологически и клинически значимому в России кластеру B0/W148.

Mycobacterium tuberculosismultidrug resistancespoligotypingBeijing genotypeCentral-Asian/Russian clusterB0/W148 clusterMycobacterium tuberculosisмножественная лекарственная устойчивостьсполиготипированиегенотип Beijingкластер Central-Asian/Russianкластер B0/W148This study was supported by Russian Science Foundation (grant 19-14-00013).Исследование выполнено при финансовой поддержке РНФ 19-14-00013.Регионы России. Основные социально-экономические показатели городов: Статистический сборник. М.; 2018. Regions of Russia. The Main Socio-Economic Indicators of Cities: A Statistical Collection. Moscow; 2018.Ресурсы и деятельность противотуберкулёзных организаций Российской Федерации в 2017–2018 гг.: Статистические материалы. М.; 2019. Resources and Activities of TB Organizations of the Russian Federation in 2017–2018: Statistical Materials. Moscow; 2019.Toungoussova O.S., Sandven P., Mariandyshev A.O., et al. Spread of drug-resistant Mycobacterium tuberculosis strains of the Beijing genotype in the Archangel Oblast, Russia. J. Clin. Microbiol. 2002;40(6):1930–7. DOI: https://doi.org/10.1128/JCM.40.6.1930-1937.2002 EDN: https://elibrary.ru/ksvysgЕлисеев П.И., Детьен А., Дэйкомб Р. и др. Применение молекулярно-генетических методов диагностики с целью улучшения результатов лечения МЛУ-ТБ в Архангельской области. Туберкулез и болезни легких. 2021;99(8):21–6. Eliseev P.I., Detjen A., Dacombe R., et al. The use of molecular genetic diagnostic tests to improve MDR TB treatment outcomes in Arkhangelsk region. Tuberculosis and Lung Diseases. 2021;99(8):21–6. DOI: https://doi.org/10.21292/2075-1230-2021-99-8-21-26 EDN: https://elibrary.ru/lallgcvan Embden J.D., Cave M.D., Crawford J.T., et al. Strain identification of Mycobacterium tuberculosis by DNA fingerprinting: recommendations for a standardized methodology. J. Clin. Microbiol. 1993;31(2):406–9. DOI: https://doi.org/10.1128/jcm.31.2.406-409.1993Kamerbeek J., Schouls L., Kolk A., et al. Simultaneous detection and strain differentiation of Mycobacterium tuberculosis for diagnosis and epidemiology. J. Clin. Microbiol. 1997; 35(4):907–14. DOI: https://doi.org/10.1128/jcm.35.4.907-914.1997Baranov A.A., Mariandyshev A.O., Mannsåker T., et al. Molecular epidemiology and drug resistance of widespread genotypes of Mycobacterium tuberculosis in northwestern Russia. Int. J. Tuberc. Lung. Dis. 2009;13(10):1288–93.Vyazovaya A., Proshina E., Gerasimova A., et al. Increased transmissibility of Russian successful strain Beijing B0/W148 of Mycobacterium tuberculosis: indirect clues from history and demographics. Tuberculosis (Edinb.). 2020;122:101937. DOI: https://doi.org/10.1016/j.tube.2020.101937Shitikov E., Vyazovaya A., Malakhova M., et al. Simple assay for detection of the Central Asia outbreak clade of the Mycobacterium tuberculosis Beijing genotype. J. Clin. Microbiol. 2019;57(7):e00215–19. DOI: https://doi.org/10.1128/JCM.00215-19Mokrousov I., Otten T., Zozio T., et al. At Baltic crossroads: a molecular snapshot of Mycobacterium tuberculosis population diversity in Kaliningrad, Russia. FEMS Immunol. Med. Microbiol. 2009;55(1):13–22. DOI: https://doi.org/10.1111/j.1574-695X.2008.00470.xВязовая А.А., Ахмедова Г.М., Соловьева Н.С. и др. Молекулярная эпидемиология туберкулеза в Калининградской области России: 10 лет спустя. Инфекция и иммунитет. 2017;7(4):367–74. Vyazovaya A.A., Akhmedova G.M., Solovieva N.S., et al. Molecular epidemiology of tuberculosis in the Kaliningrad region of Russia: 10 years after. Russian Journal of Infection and Immunity. 2017;7(4):367–74. DOI: https://doi.org/10.15789/2220-7619-2017-4-367-374 EDN: https://elibrary.ru/ynsrhsВязовая А.А., Лебедева И.А., Ушакова Н.Б., и др. Молекулярно-генетический анализ популяции Mycobacterium tuberculosis в Вологодской области — регионе с низкой заболеваемостью туберкулезом. Инфекция и иммунитет. 2021;11(3):497–505. Vyazovaya A.A., Lebedeva I.A., Ushakova N.B., et al. Molecular and genetic analysis of Mycobacterium tuberculosis population in the Vologda region with low tuberculosis incidence. Russian Journal of Infection and Immunity. 2021;11(3):497–505. DOI: https://doi.org/10.15789/2220-7619-MAG-1545 EDN: https://elibrary.ru/tmhefjMokrousov I., Vyazovaya A., Solovieva N., et al. Trends in molecular epidemiology of drug-resistant tuberculosis in Republic of Karelia, Russian Federation. BMC Microbiol. 2015;15:279. DOI: https://doi.org/10.1186/s12866-015-0613-3Mäkinen J., Marjamäki M., Haanperä-Heikkinen M., et al. Extremely high prevalence of multidrug resistant tuberculosis in Murmansk, Russia: a population-based study. Eur. J. Clin. Microbiol. Infect. Dis. 2011;30(9):1119–26. DOI: https://doi.org/10.1007/s10096-011-1200-7Вязовая А.А., Гаврилова Н.Ю., Герасимова А.А. и др. Молекулярно-генетический мониторинг популяции Mycobacterium tuberculosis в Мурманской области. Молекулярная генетика, микробиология и вирусология. 2022;40(2):21–7. Vyazovaya A.A., Gavrilova N.Yu., Gerasimova A.A., et al. Molecular-genetic monitoring of Mycobacterium tuberculosis population in Murmansk region. Molecular Genetics, Microbiology and Virology. 2022;40(2):21–7. DOI: https://doi.org/10.17116/molgen20224002121 EDN: https://www.elibrary.ru/ttnviyMokrousov I. Insights into the origin, emergence, and current spread of a successful Russian clone of Mycobacterium tuberculosis. Clin. Microbiol. Rev. 2013;26(2):342–60. DOI: https://doi.org/10.1128/CMR.00087-12Shitikov E.A., Bespyatykh J.A., Ischenko D.S., et al. Unusual large-scale chromosomal rearrangements in Mycobacterium tuberculosis Beijing B0/W148 cluster isolates. PLoS One. 2014; 9(1):e84971. DOI: https://doi.org/10.1371/journal.pone.0084971Mokrousov I. On sunspots, click science and molecular iconography. Tuberculosis (Edinb.). 2018;110:91–5. DOI: https://doi.org/10.1016/j.tube.2018.04.004Napier G., Campino S., Merid Y., et al. Robust barcoding and identification of Mycobacterium tuberculosis lineages for epidemiological and clinical studies. Genome Med. 2020;12(1):114. DOI: https://doi.org/10.1186/s13073-020-00817-3Умпелева Т.В., Вязовая А.А., Кравченко М.А. и др. Генотипирование изолятов Mycobacterium tuberculosis группы non-Beijing, циркулирующих в Уральском регионе. Уральский медицинский журнал. 2013;(2):150–4. Umpeleva T.V., Vyazovaya A.A., Kravchenko M.A., et al. Genotyping of Mycobacterium tuberculosis isolate, non-Beijing group, circulating in Ural region. Ural Medical Journal. 2013;(2):150–4. EDN: https://elibrary.ru/qamfthMokrousov I. Ubiquitous and multifaceted: SIT53 spoligotype does not correlate with any particular family of Mycobacterium tuberculosis. Tuberculosis (Edinb.). 2021;126:102024. DOI: https://doi.org/10.1016/j.tube.2020.102024