Journal of microbiology, epidemiology and immunobiologyJournal of microbiology, epidemiology and immunobiologyЖурнал микробиологии, эпидемиологии и иммунобиологии0372-93112686-7613Central Research Institute for Epidemiology1854210.36233/0372-9311-503pebbmxORIGINAL RESEARCHESОРИГИНАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯResearch ArticleGenotyping of Borrelia, Rickettsia and Anaplasma in Ixodes ricinus and Dermacentor reticulatus ticks in the Kaliningrad regionГенотипирование боррелий, риккетсий и анаплазм в клещах Ixodes ricinus и Dermacentor reticulatus в Калининградской областиhttps://orcid.org/0000-0002-7857-6822KartashovMikhail Yu.КарташовМихаил Юрьевич
Russian Federation

Cand. Sci. (Biol.), senior researcher, Department of molecular virology for flaviviruses and viral hepatitis

к.б.н., с.н.с. отдела молекулярной вирусологии флавивирусов и вирусных гепатитов

valeryloktev@gmail.comhttps://orcid.org/0000-0002-7401-3678VolchevEvgenii G.ВолчевЕвгений Георгиевич
Russian Federation

postgraduate student, Institute of Living Systems

аспирант Института живых систем

valeryloktev@gmail.comhttps://orcid.org/0000-0001-5181-0415KrivosheinaEkaterina I.КривошеинаЕкатерина Ильинична
Russian Federation

junior researcher, Department of molecular virology for flaviviruses and viral hepatitis

м.н.с. отдела молекулярной вирусологии флавивирусов и вирусных гепатитов

valeryloktev@gmail.comhttps://orcid.org/0000-0001-9083-1649SvirinKirill A.СвиринКирилл Андреевич
Russian Federation

junior researcher, Department of molecular virology for flaviviruses and viral hepatitis

м.н.с. отдела молекулярной вирусологии флавивирусов и вирусных гепатитов

valeryloktev@gmail.comhttps://orcid.org/0000-0003-1275-171XTernovoiVladimir A.ТерновойВладимир Александрович
Russian Federation

Cand. Sci. (Biol.), leading researcher, Head, Department of molecular virology for flaviviruses and viral hepatitis

к.б.н., в.н.с., зав. отделом молекулярной вирусологии флавивирусов и вирусных гепатитов

valeryloktev@gmail.comhttps://orcid.org/0000-0002-0229-321XLoktevValery B.ЛоктевВалерий Борисович
Russian Federation

D. Sci. (Biol.), Professor, chief researcher, Department of molecular virology for flaviviruses and viral hepatitis

д.б.н., профессор, г.н.с. отдела молекулярной вирусологии флавивирусов и вирусных гепатитов

valeryloktev@gmail.comState Research Center of Virology and Biotechnology "Vector", RospotrebnadzorГосударственный научный центр вирусологии и биотехнологии «Вектор»Novosibirsk National Research State UniversityНовосибирский национальный исследовательский государственный университетInstitute of Living Systems, Immanuel Kant Baltic Federal UniversityБалтийский федеральный университет им. И. КантаInstitute of Cytology and Genetics, Siberian Branch of the Russian Academy of SciencesИнститут цитологии и генетики СО РАН10052024101222723622022024Copyright ©; 2024, Kartashov M.Y., Volchev E.G., Krivosheina E.I., Svirin K.A., Ternovoi V.A., Loktev V.B.Copyright ©; 2024, Карташов М.Ю., Волчев Е.Г., Кривошеина Е.И., Свирин К.А., Терновой В.А., Локтев В.Б.2024Kartashov M.Y., Volchev E.G., Krivosheina E.I., Svirin K.A., Ternovoi V.A., Loktev V.B.Карташов М.Ю., Волчев Е.Г., Кривошеина Е.И., Свирин К.А., Терновой В.А., Локтев В.Б.https://creativecommons.org/licenses/by/4.0https://microbiol.crie.ru/jour/article/view/18542

Background. Tick-borne bacterial and protozoal pathogens pose a significant public health problem. The aim of this study was to detect and genotype Borrelia, Rickettsia and Anaplasma in Ixodes ricinus and Dermacentor reticulatus ticks collected in the Kaliningrad region in 2021–2022.

Materials and methods. The study included 862 I. ricinus and 803 D. reticulatus ticks (1665 in total) collected in 33 biotopes of the Kaliningrad region. Detection of the DNA of tick-borne pathogens was carried out in individual ticks by PCR using a set of specific primers, followed by sequencing and phylogenetic analysis.

Results. The level of infection of I. ricinus ticks with Borrelia was 15.5%, and genotyping by the p66 gene sequence showed the presence of genetic material from four species: B. afzelii, B. garinii, B. valaisiana, and B. lusitaniae. In D. reticulatus ticks, no Borrelia genetic material was detected. The Rickettsia DNA has been found in both tick species. Moreover, the infection rate of I. ricinus ticks was 2.6%, and D. reticulatus — 21.2%. R. helvetica were found in I. ricinus ticks, and R. raoultii in meadow ticks when genotyping by gltA gene. Genetic markers of Anaplasma phagocytophilum have been found in I. ricinus and D. reticulatus ticks. Cases of co-infection of an individual tick have also been identified.

Conclusion. Six different species of tick-borne pathogens were found in the I. ricinus and D. reticulatus ticks collected in the Kaliningrad region and R. helvetica, R. raoultii and A. phagocytophilum were identified for the first time.

Актуальность. Возбудители клещевых инфекций бактериальной и протозойной природы представляют существенную проблему для общественного здравоохранения.

Цель исследования состояла в детекции и генотипировании боррелий, риккетсий и анаплазм в клещах Ixodes ricinus и Dermacentor reticulatus, собранных на территории Калининградской области в 2021–2022 гг.

Материалы и методы. В исследование были включены 1665 клещей: I. ricinus (n = 862) и D. reticulatus (n = 803), собранных в 33 биотопах Калининградской области. Детекцию генетического материала клещевых патогенов проводили в индивидуальных клещах методом ПЦР с последующим секвенированием и филогенетическим анализом специфических последовательностей ДНК.

Результаты. Уровень инфицированности клещей I. ricinus боррелиями составил 15,5%, причём генотипирование по последовательности гена p66 показало наличие ДНК боррелий четырех видов: Borrelia afzelii, B. garinii, B. valaisiana и B. lusitaniae. В клещах D. reticulatus ДНК боррелий не выявлено. Генетический материал Rickettsia spp. был обнаружен в обоих видах клещей, причём уровень инфицированности клещей I. ricinus составил 2,6%, а D. reticulatus — 21,2%. В клещах I. ricinus обнаружены риккетсии R. helvetica, а в луговых клещах — R. raoultii при проведении их генотипирования по гену gltA. ДНК Anaplasma phagocytophilum были обнаружены как в клещах I. ricinus, так и в клещах D. reticulatus. Выявлены также случаи коинфицирования индивидуального клеща несколькими клещевыми патогенами.

Заключение. В клещах I. ricinus и D. reticulatus, собранных на территории Калининградской области, обнаружены 6 видов возбудителей клещевых инфекций бактериальной и протозойной природы, причём R. helvetica, R. raoultii и A. phagocytophilum были выявлены впервые.

ixodes tickstick-borne infectionsBorreliaRickettsiaeAnaplasmagenotypingphylogenetic analysisKaliningrad regionRussiaиксодовые клещиклещевые инфекцииборрелиириккетсиианаплазмыгенотипированиефилогенетический анализКалининградская областьРоссияGovernment of the Russian FederationПравительство Российской ФедерацииГЗ-7/21Charrel R.N., Attoui H., Butenko A.M., et al. Tick-borne virus diseases of human interest in Europe. Clin. Microbiol. Infect. 2004;10(12):1040–55. doi: https://doi.org/10.1111/j.1469-0691.2004.01022.xDefaye B., Moutailler S., Pasqualini V., Quilichini Y. A systematic review of the distribution of tick-borne pathogens in wild animals and their ticks in the mediterranean Rim between 2000 and 2021. Microorganisms. 2022;10(9):1858. doi: https://doi.org/10.3390/microorganisms10091858Ni X.B., Cui X.M., Liu J.Y., et al. Metavirome of 31 tick species provides a compendium of 1,801 RNA virus genomes. Nat. Microbiol. 2023;8(1):162–73. doi: https://doi.org/10.1038/s41564-022-01275-wKiewra D., Krysmann A. Interactions between hard ticks (Ixodidae) and bacterial tick-borne pathogens. Ann. Parasitol. 2023;69(1):7–16. DOI: https://doi.org/0.17420/ap6901.502Hansford K.M., Wheeler B.W., Tschirren B., Medlock J.M. Questing Ixodes ricinus ticks and Borrelia spp. in urban green space across Europe: A review. Zoonoses Public Health. 2022;69(3):153–66. DOI: https://doi.org/10.1111/zph.12913Moraga-Fernández A., Muñoz-Hernández C., Sánchez-Sánchez M., et al. Exploring the diversity of tick-borne pathogens: The case of bacteria (Anaplasma, Rickettsia, Coxiella and Borrelia) protozoa (Babesia and Theileria) and viruses (Orthonairovirus, tick-borne encephalitis virus and louping ill virus) in the European continent. Vet. Microbiol. 2023;286:109892. doi: https://doi.org/10.1016/j.vetmic.2023.109892Alekseev A.N., Dubinina H.V., Jushkova O.V. First report on the coexistence and compatibility of seven tick-borne pathogens in unfed adult Ixodes Persulcatus Schulze (Acarina:Ixodidae). Int. J. Med. Microbiol. 2004;293(Suppl. 37):104–8. doi: https://doi.org/10.1016/s1433-1128(04)80015-9Карташов М.Ю., Кривошеина Е.И., Свирин К.А. и др. Генотипирование возбудителей клещевых инфекций и определение видового состава клещей, нападающих на людей в г. Новосибирске и его пригородах. Инфекция и иммунитет. 2022;12(6):1103–12. Kartashov M.Yu., Krivosheina E.I., Svirin K.A., et al. Genotyping of tick-borne pathogens and determination of human attacking tick species in Novosibirsk and its suburbs. Russian Journal of Infection and Immunity. 2022;12(6):1103–12. doi: https://doi.org/10.15789/2220-7619-GOT-1979Kartashov M.Yu., Glushkova L.I., Mikryukova T.P., et al. Detection of Rickettsia helvetica and Candidatus R. tarasevichiae DNA in Ixodes persulcatus ticks collected in Northeastern European Russia (Komi Republic). Ticks Tick Borne Dis. 2017;8(4):588–92. doi: https://doi.org/10.1016/j.ttbdis.2017.04.001Rar V., Livanova N., Tkachev S., et al. Detection and genetic characterization of a wide range of infectious agents in Ixodes pavlovskyi ticks in Western Siberia, Russia. Parasit. Vectors. 2017;10(1):258. doi: https://doi.org/10.1186/s13071-017-2186-5Карташов М.Ю., Микрюкова Т.П., Кривошеина Е.И., и др. Генотипирование возбудителей клещевых инфекций в клещах Dermacentor reticulatus, собранных в городских биотопах г. Томска. Паразитология. 2019;53(5):355–69. Kartashov M.Yu., Mikryukova T.P., Krivosheina E.I., et al. Genotyping of tick-borne infections in Dermacentor reticulatus ticks collected in urban foci of Tomsk. Parazitologiya. 2019;53(5):355–69. doi: https://doi.org/10.1134/S0031184719050016 EDN: https://elibrary.ru/xodhopAlekseev A.N., Dubinina H.V., Van De Pol I., Schouls L.M. Identification of Ehrlichia spp. and Borrelia Burgdorferi in ixodes ticks in the Baltic regions of Russia. J. Clin. Microbiol. 2101;39(6):2237–42. doi: https://doi.org/10.1128/jcm.39.6.2237-2242.2001Панферова Ю.А., Ваганова А.Н., Фрейлихман О.А., и др. Распространенность генетических маркеров Borrelia burgdorferi sensu lato у кровососущих клещей в парковых зонах Санкт-Петербурга. Инфекция и иммунитет. 2020;10(1): 175–9. Panferova Yu.A., Vaganova A.N., Freilikhman O.A., et al. Prevalence of Borrelia burgdorferi sensu lato genetic markers in blood-sucking ticks in suburban park zones in Saint Petersburg. Russian Journal of Infection and Immunity. 2020;10(1):175–9. doi: https://doi.org/10.15789/2220-7619-POB-806Laaksonen M., Klemola T., Feuth E., et al. Tick-Borne pathogens in Finland: comparison of Ixodes ricinus and I. persulcatus in sympatric and parapatric areas. Parasit. Vectors. 2018;11(1):556. doi: https://doi.org/10.1186/s13071-018-3131-yФилиппова Н.А. Иксодовые клещи подсемейства Ixodinae. Ленинград;1977. Filippova N.A. Ixodid Ticks Subfamily Ixodinae. Leningrad;1977.Roux V., Rydkina E., Eremeeva M., Raoult D. Citrate synthase gene comparison, a new tool for phylogenetic analysis, and its application for the rickettsiae. Int. J. Syst. Bacteriol. 1977;47(2):252–61. doi: https://doi.org/10.1099/00207713-47-2-252Levin M.L., Ross D.E. Acquisition of different isolates of Anaplasma phagocytophilum by Ixodes scapularis from a model animal. Vector Borne Zoonotic. Dis. 2004;4(1):53–9. doi: https://doi.org/10.1089/153036604773082997Igolkina Y.P., Rar V.A., Yakimenko V.V., et al. Genetic variability of Rickettsia spp. in Ixodes persulcatus/Ixodes trianguliceps sympatric areas from Western Siberia, Russia: identification of a new Candidatus Rickettsia species. Infect. Genet. Evol. 2015;34:88–93. doi: https://doi.org/10.1016/j.meegid.2015.07.015Speck S., Derschum H., Damdindorj T., et al. Rickettsia raoultii, the predominant Rickettsia found in Mongolian Dermacentor nuttalli. Ticks Tick Borne Dis. 2012;3(4):227–31. doi: https://doi.org/10.1016/j.ttbdis.2012.04.001Wen J., Jiao D., Wang J.H., et al. Rickettsia raoultii, the predominant Rickettsia found in Dermacentor silvarum ticks in China–Russia border areas. Exp. Appl. Acarol. 2014; 63(4):579–85. doi: https://doi.org/10.1007/s10493-014-9792-0Strle F., Stanek G. Clinical manifestations and diagnosis of Lyme borreliosis. Curr. Probl. Dermatol. 2009;37:51–110. DOI: https://doi.org/10.1159/000213070Norte A.C., Boyer P.H., Castillo-Ramirez S., et al. The population structure of Borrelia lusitaniae is reflected by a population division of its Ixodes vector. Microorganisms. 2021;9(5):933. DOI: https://doi.org/10.3390/microorganisms9050933Quarsten H., Henningsson A., Krogfelt K.A., et al. Tick-borne diseases under the radar in the North Sea Region. Ticks Tick Borne Dis. 2023;14(4):102185. doi: https://doi.org/10.1016/j.ttbdis.2023.102185Arz C., Król N., Imholt C., et al. Spotted fever group rickettsiae in ticks and small mammals from grassland and forest habitats in Central Germany. Pathogens. 2023;12(7):933. doi: https://doi.org/10.3390/pathogens12070933Răileanu C., Tauchmann O., Silaghi C. Sympatric occurrence of Ixodes ricinus with Dermacentor reticulatus and Haemaphysalis concinna and the associated tick-borne pathogens near the German Baltic coast. Parasit. Vectors. 2022;15(1):65. doi: https://doi.org/10.1186/s13071-022-05173-2Shpynov S., Fournier P.E., Rudakov N., et al. Detection of members of the genera Rickettsia, Anaplasma, and Ehrlichia in ticks collected in the Asiatic part of Russia. Ann. NY Acad. Sci. 2006;1078:378–83. doi: https://doi.org/10.1196/annals.1374.075Igolkina Y., Bondarenko E., Rar V., et al. Genetic variability of Rickettsia ssp. in Ixodes persulcatus ticks from continental and island areas of the Russian Far East. Ticks Tick Borne Dis. 2016;7(6):1284–9. doi: https://doi.org/10.1016/j.ttbdis.2016.06.005Mediannikov O., Matsumoto K., Samoylenko I., et al. Rickettsia raoultii sp. nov., a spotted fever group rickettsia associated with Dermacentor ticks in Europe and Russia. Int. J. Syst. Evol. Microbiol. 2008;58(Pt. 7):1635–9. doi: https://doi.org/10.1099/ijs.0.64952-0Guccione C., Colomba C., Iaria C., Cascio A. Rickettsiales in the WHO European Region: an update from a One Health perspective. Parasit. Vectors. 2023;16(1):41. doi: https://doi.org/10.1186/s13071-022-05646-4Oteo J.A., Aránzazu P. Tick-borne rickettsioses in Europe. Ticks Tick Borne Dis. 2012;3(5-6):271–8. doi: https://doi.org/10.1016/j.ttbdis.2012.10.035