Journal of microbiology, epidemiology and immunobiologyJournal of microbiology, epidemiology and immunobiologyЖурнал микробиологии, эпидемиологии и иммунобиологии0372-93112686-7613Central Research Institute for Epidemiology1892410.36233/0372-9311-745KAYPRNORIGINAL RESEARCHESОРИГИНАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯResearch ArticleGenetic typing of DNA of isolates of Coxiella burnetii isolated from patients with Q fever in the Stavropol TerritoryГенетическое типирование ДНК-изолятов Coxiella burnetii, выделенных от больных лихорадкой Ку в Ставропольском краеhttps://orcid.org/0000-0001-9442-6966SiritsaYulia V.СирицаЮлия Владимировна
Russian Federation

researcher, Laboratory for diagnostics of bacterial infections

н. с. лаб. диагностики бактериальных инфекций

merendera@mail.ruhttps://orcid.org/0000-0001-7754-2201Ul’shinaDiana V.УльшинаДиана Васильевна
Russian Federation

Cand. Sci. (Biol.), senior researcher, Laboratory for diagnostics of bacterial infections

канд. биол. наук, с. н. с. лаб. диагностики бактериальных инфекций

vladidiana@yandex.ruhttps://orcid.org/0000-0001-5554-5882VolynkinaAnna S.ВолынкинаАнна Сергеевна
Russian Federation

Cand. Sci. (Biol.), Head, Laboratory for diagnostics of viral infections

канд. биол. наук, зав. лаб. диагностики вирусных инфекций

volyn444@mail.ruhttps://orcid.org/0000-0002-8882-6477VasilievaOksana V.ВасильеваОксана Васильевна
Russian Federation

Cand. Sci. (Med.), Head, Laboratory for diagnostics of bacterial infections

канд. мед. наук, зав. лаб. диагностики бактериальных инфекций

ksusha.vasilieva@gmail.comhttps://orcid.org/0000-0002-9044-1808GnusarevaOlga A.ГнусареваОльга Александровна
Russian Federation

researcher, Laboratory for diagnostics of bacterial infections

н. с. лаб. диагностики бактериальных инфекций

gnusarevao@mail.ruhttps://orcid.org/0009-0000-3647-2550MikhailovaМarina Е.МихайловаМарина Евгеньевна
Russian Federation

researcher, Laboratory for diagnostics of bacterial infections

н. с. лаб. диагностики бактериальных инфекций

stavnipchi@mail.ruhttps://orcid.org/0000-0002-9362-3949KulichenkoAlexandr N.КуличенкоАлександр Николаевич
Russian Federation

Dr. Sci. (Med.), Professor, Аcademician of RAS, Director

д-р мед. наук, проф., академик РАН, директор

kulichenko_an@list.ruStavropol Plague Control Research InstituteСтавропольский противочумный институт Роспотребнадзора05112025102553954615092025Copyright ©; 2025, Siritsa Y.V., Ul’shina D.V., Volynkina A.S., Vasilieva O.V., Gnusareva O.A., Mikhailova М.Е., Kulichenko A.N.Copyright ©; 2025, Сирица Ю.В., Ульшина Д.В., Волынкина А.С., Васильева О.В., Гнусарева О.А., Михайлова М.Е., Куличенко А.Н.2025Siritsa Y.V., Ul’shina D.V., Volynkina A.S., Vasilieva O.V., Gnusareva O.A., Mikhailova М.Е., Kulichenko A.N.Сирица Ю.В., Ульшина Д.В., Волынкина А.С., Васильева О.В., Гнусарева О.А., Михайлова М.Е., Куличенко А.Н.https://creativecommons.org/licenses/by/4.0https://microbiol.crie.ru/jour/article/view/18924

The aim of the study is to genetically type DNA of isolates of Coxiella burnetii obtained in the Stavropol Territory (ST) from 2009 to 2023, and to analyze the genetic structure of the Q fever pathogen population in the region.

Materials and methods. The study used blood sera from febrile patients obtained from the Center for Hygiene and Epidemiology in the Stavropol Territory between 2009 and 2023. MST typing of C. burnetii was performed, and the MST type was determined using an online resource (http://ifr48.timone.univ-mrs.fr). The phylogenetic tree was constructed using the MEGA software. Plasmid typing was performed using type-specific primers for the QpH1, QpRS and QpDV plasmid loci, and the resulting amplification products were visualized by electrophoresis in a 2% agarose gel. The territorial distribution of genetic variants was analyzed using ArcGiS 10.1 software.

Results. Molecular genetic typing of C. burnetii has established that strains of the pathogen of Q fever belonging to two genotypes, MST7 and MST28 of monophyletic group I, are circulating in the Stavropol Territory. The dominant genotype in the eastern regions of the Stavropol territory is MST7, and in the northern regions, it is MST28. The pathogen of Q fever circulating in the Stavropol Territory is of a single plasmid type, QpH1.

Conclusion. Determining the plasmid and MST type allows for the genotyping of C. burnetii DNA isolates without isolating a pure culture, which can be helpful in outbreak investigations and the creation of a regional DNA isolate database.

Цель работы — генетическое типирование ДНК-изолятов Coxiella burnetii, выделенных на территории Ставропольского края (СК) в 2009–2023 гг., анализ генетической структуры популяции возбудителя лихорадки Ку в регионе.

Материалы и методы. В работе использовали сыворотки крови от лихорадящих больных, полученные из Центра гигиены и эпидемиологии в Ставропольском крае в 2009–2023 гг. Проводили мультиспейсерное типирование (МST) C. burnetii, определяли принадлежность к MST-типу с помощью интернет-ресурса (http://ifr48.timone.univ-mrs.fr). Филогенетическое дерево строили в программе «MEGA». Плазмидное типирование осуществляли с использованием типоспецифичных праймеров к локусам плазмид QpH1, QpRS, QpDV, визуализацию полученных продуктов амплификации — путём проведения электрофореза в 2% агарозном геле. Территориальное распространение генетических вариантов анализировали с использованием программного обеспечения ArcGiS 10.1.

Результаты. В ходе молекулярно-генетического типирования C. burnetii установлено, что на территории СК циркулируют штаммы возбудителя коксиеллёза, относящиеся к двум генотипам: MST7 и MST28 монофилетической группы I. Доминирующим генотипом на территории восточных районов СК является MST7, северных районов — MST28. На территории СК циркулирует возбудитель лихорадки Ку с единственным плазмидным типом — QpH1.

Заключение. Определение плазмидного и MST-типа позволяет генотипировать ДНК изоляты C. burnetii без выделения чистой культуры, что может помочь при расследовании вспышек и формировании базы данных региональных ДНК изолятов.

Q feverCoxiella burnetiimulti-spacer typingplasmid typingStavropol Kraiлихорадка КуCoxiella burnetiiмультиспейсерное типированиеплазмидное типированиеСтавропольский крайШпынов С.Н., Рудаков Н.В., Зеликман С.Ю., Транквилевский Д.В. Анализ геномов Coxiella burnetii при изучении эпидемии лихорадки Ку. Фундаментальная и клиническая медицина. 2022;7(2):94–101. Shpynov S.N., Rudakov N.V., Zelikman S.Yu., Trankvilevskiy D.V. Analysis of Coxiella burnetii genomes in context of epidemic Q fever. Fundamental and Clinical Medicine. 2022;7(2):94–101. DOI: https://doi.org/10.23946/2500-0764-2022-7-2-94-101 EDN: https://elibrary.ru/ifhvinРудаков Н.В., Егембердиева Р.А., Дуйсенова А.К. Клещевые трансмиссивные инфекции человека. Омск;2016. Rudakov N.V., Egemberdieva R.A., Duisenova A.K. Human Tick-Borne Infections. Omsk;2016. EDN: https://elibrary.ru/xdxbktGeorgiev M., Afonso A., Neubauer H., et al. Q fever in humans and farm animals in four European countries, 1982 to 2010. Euro Surveill. 2013;18(8):20407.Фрейлихман О.А., Токаревич Н.К., Кондрашова В.Д. Лабораторные методы диагностики Ку лихорадки и генотипирование Coxiella burnetii. Инфекционные болезни: новости, мнения, обучение. Журнал имени академика Н.Д. Ющука. 2017;(2):49‒60. Freylikhman O.A., Tokarevich N.K., Kondrashova V.D. Methods of laboratory diagnosis of Q fever and genotyping of Coxiella burnetii. Infectious Diseases: News, Opinions, Training. 2017;(2):49‒60. EDN: https://elibrary.ru/ylzuqdBrooke R.J., Schneeberger P.M., Hoek W. Q fever in the Netherlands? A review. Culture. 2011;32(1):5–7.Porten K., Rissland J., Tigges A., et al. A super-spreading ewe infects hundreds with Q fever at a farmers' market in Germany. BMC Infect. Dis. 2006;6:147. DOI: https://doi.org/10.1186/1471-2334-6-147Santoro D., Giura R., Colombo M.C., et al. Q fever in Como, Northern Italy. Emerg. Infect. Dis. 2004;10(1):159–60. DOI: https://doi.org/10.3201/eid1001.030467Wattiau P., Boldisova E., Toman R., et al. Q fever in Woolsorters, Belgium. Emerg. Infect. Dis. 2011;17(12):2368–9. DOI: https://doi.org/10.3201/eid1712.101786van Woerden H.C., Mason B.W., Nehaul L.K., et al. Q fever outbreak in industrial setting. Emerg. Infect. Dis. 2004;10(7):1282–9. DOI: https://doi.org/10.3201/eid1007.030536Панферова Ю.А. Молекулярно-генетические основы физиологии и патогенности Coxiella burnetii. Инфекция и иммунитет. 2012;2(3):615–26. Panpherova Yu.A. Molecular-genetic basis of physiology and pathogenicity of Coxiella burnetii. Russian Journal of Infection and Immunity. 2012;2(3):615–26. EDN: https://elibrary.ru/pccucxHendrix L.R., Samuel J.E., Mallavia L.P. Differentiation of Coxiella burnetii isolates by analysis of restriction-endonuclease-digested DNA separated by SDS-PAGE. J. Gen. Microbiol. 1991;137(2):269–76. DOI: https://doi.org/10.1099/00221287-137-2-269Heinzen R.A., Frazier M.E., Mallavia L.P. Nucleotide sequence of Coxiella burnetii superoxide dismutase. Nucleic Acids Res. 1990; 18(21): 6437. DOI: https://doi.org/10.1093/nar/18.21.6437Jäger C., Willems H., Thiele D., Baljer G. Molecular characterization of Coxiella burnetii isolates. Epidemiol. Infect. 1998;120(2):157–64. DOI: https://doi.org/10.1017/s0950268897008510Thiele D., Willems H., Köpf G., Krauss H. Polymorphism in DNA restriction patterns of Coxiella burnetii isolates investigated by pulsed field gel electrophoresis and image analysis. Eur. J. Epidemiol. 1993;9(4):419–25. DOI: https://doi.org/10.1007/bf00157400Arricau-Bouvery N., Hauck Y., Bejaoui A., et al. Molecular characterization of Coxiella burnetii isolates by infrequent restriction site-PCR and MLVA typing. BMC Microbiol. 2006;6:38. DOI: https://doi.org/10.1186/1471-2180-6-38Denison A.M., Thompson H.A., Massung R.F. IS1111 insertion sequences of Coxiella burnetii: characterization and use for repetitive element PCR-based differentiation of Coxiella burnetii isolates. BMC Microbiol. 2007;7:91. DOI: https://doi.org/10.1186/1471-2180-7-91Priestley R.A., Hornstra H.M., Pearson T., et al. The state of the SNP: using real-time PCR to genotype Coxiella burnetii. In: Abstract № 34, 23rd Meeting of the American Society for Rickettsiology. Hilton Head;2009.Svraka S., Toman R., Skultety L., et al. Establishment of a genotyping scheme for Coxiella burnetii. FEMS Microbiol. Lett. 2006;254(2):268–74. DOI: https://doi.org/10.1111/j.1574-6968.2005.00036.xGlazunova O., Roux V., Freylikman O., et al. Coxiella burnetii genotyping. Emerg. Infect. Dis. 2005;11(8):1211–7. DOI: https://doi.org/10.3201/eid1108.041354Волкова Р.А., Сколотнева Е.С., Эльберт Е.В. и др. Прямые и косвенные методы определения нуклеотидного состава ДНК последовательностей микроорганизмов. Биопрепараты. 2015;(2):9–14. Volkova R.A., Skolotneva E.S., Elbert E.V., et al. Elbert Direct and indirect methods of determining DNA nucleotide sequences in microorganisms. Biopreparation (Biopharmaceuticals) 2015;(2):9–14. EDN: https://elibrary.ru/uckkoxDi Domenico M., Curini V., De Massis F., et al. Coxiella burnetii in central Italy: novel genotypes are circulating in cattle and goats. Vector Borne Zoonotic Dis. 2014;14(10):710–5. DOI: https://doi.org/10.1089/vbz.2014.1587Kumsa B., Socolovschi C., Almeras L., et al. Occurrence and genotyping of Coxiella burnetii in ixodid ticks in Oromia, Ethiopia. Am. J. Trop. Med. Hyg. 2015;93(5):1074–81. DOI: https://doi.org/10.4269/ajtmh.14-0758Сирица Ю.В., Гнусарева О.А., Васильева О.В. и др. Плазмидное типирование ДНК изолятов Coxiella burnetii, выделенных от больных лихорадкой Ку в Ставропольском крае. Национальные приоритеты России. 2024;55(4):76–78. Siritsa Yu.V., Gnusareva O.A., Vasilieva O.V., et al. Plasmid typing of DNA isolates of Coxiella burnetii obtained from patients with coxiellosis in the Stavropol Territory. National priorities of Russia. 2024;55(4):76–78. EDN: https://elibrary.ru/krfbghПанферова Ю.А. Генотипирование штаммов и изолятов Coxiella burnetii, циркулирующих на территории России и Украины, с помощью плазмидного анализа. В кн.: Фундаментальные и прикладные аспекты анализа риска здоровью населения: материалы Всероссийской научно-практической интернет-конференции молодых ученых и специалистов Роспотребнадзора. Пермь;2016. Panferova Yu.A. Genotyping of Coxiella burnetii strains and isolates circulating in Russia and Ukraine using plasmid analysis. In: Fundamental and Applied Aspects of Public Health Risk Analysis: materials of the All-Russian scientific-practical online conference of young scientists and specialists of Rospotrebnadzor. Perm'; 2016.Abou Abdallah R., Million M., Delerce J., et al. Pangenomic analysis of Coxiella burnetii unveils new traits in genome architecture. Front Microbiol. 2022;13:1022356. DOI: https://doi.org/10.3389/fmicb.2022.1022356Freylikhman O., Kiselev A., Kazakov S., et al. Draft genome sequence of Coxiella burnetii historical strain Leningrad-2, isolated from blood of a patient with acute Q fever in Saint Petersburg, Russia. Genome Announc. 2018;6(3):e01464–17. DOI: https://doi.org/10.1128/genomea.01464-17