Journal of microbiology, epidemiology and immunobiologyJournal of microbiology, epidemiology and immunobiologyЖурнал микробиологии, эпидемиологии и иммунобиологии0372-93112686-7613Central Research Institute for Epidemiology1896910.36233/0372-9311-772CAMXOXORIGINAL RESEARCHESОРИГИНАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯResearch ArticlePrevalence and genotypic structure of mixed cultures of Mycobacterium tuberculosis among patients with HIV-associated tuberculosis in St. PetersburgРаспространённость и генотипическая структура смешанных культур Mycobacterium tuberculosis среди больных ВИЧ-ассоциированным туберкулёзом в Санкт-Петербургеhttps://orcid.org/0000-0001-5246-8658GerasimovaAlena A.ГерасимоваАлена Андреевна
Russian Federation

junior researcher, Laboratory of molecular epidemiology and evolutionary genetics

м. н. с. лаб. молекулярной эпидемиологии и эволюционной генетики

kantarelle@mail.ruhttps://orcid.org/0000-0001-9140-8957VyazovayaAnna A.ВязоваяАнна Александровна
Russian Federation

Dr. Sci. (Biol.), senior researcher, Laboratory of molecular epidemiology and evolutionary genetics

д-р биол. наук, с. н. с. лаб. молекулярной эпидемиологии и эволюционной генетики

annavyazovaya@gmail.comhttps://orcid.org/0009-0008-4642-6441MayskayaMarina Yu.МайскаяМарина Юрьевна
Russian Federation

Cand. Sci. (Med.), chief physician

канд. мед. наук, главный врач

pab@zdrav.spb.ruhttps://orcid.org/0000-0003-1509-0734SolovievaNatalya S.СоловьеваНаталья Сергеевна
Russian Federation

Cand. Sci. (Med.), Head, Laboratory of bacteriology

канд. мед. наук, зав. бактериологической лаб.

baclab@niif.ruhttps://orcid.org/0000-0001-8940-9758PanteleevAlexander M.ПантелеевАлександр Михайлович
Russian Federation

Dr. Sci. (Med.), leading researcher, Saint Petersburg State Research Institute of Phthisiopulmonology; chief physician, City Tuberculosis Dispensary

д-р мед. наук, в. н. с. Санкт-Петербургского НИИ фтизиопульмонологии; главный врач Городского противотуберкулёзного диспансера

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

Dr. Sci. (Biol.), Head, Laboratory of molecular epidemiology and evolutionary genetics

д-р биол. наук, зав. лаб. молекулярной эпидемиологии и эволюционной генетики

imokrousov@mail.ruSt. Petersburg Pasteur InstituteФБУН «Санкт-Петербургский научно-исследовательский институт эпидемиологии и микробиологии им. Пастера» РоспотребнадзораCity Pathological Anatomical BureauСПб ГБУЗ «Городское патолого-анатомическое бюро»Saint Petersburg State Research Institute of PhthisiopulmonologyФГБУ «Санкт-Петербургский научно-исследовательский институт фтизиопульмонологии» Минздрава РоссииCity Tuberculosis DispensaryСПб ГБУЗ «Городской противотуберкулёзный диспансер»130320261031334328102025Copyright ©; 2026, Gerasimova A.A., Vyazovaya A.A., Mayskaya M.Y., Solovieva N.S., Panteleev A.M., Mokrousov I.V.Copyright ©; 2026, Герасимова А.А., Вязовая А.А., Майская М.Ю., Соловьева Н.С., Пантелеев А.М., Мокроусов И.В.2026Gerasimova A.A., Vyazovaya A.A., Mayskaya M.Y., Solovieva N.S., Panteleev A.M., Mokrousov I.V.Герасимова А.А., Вязовая А.А., Майская М.Ю., Соловьева Н.С., Пантелеев А.М., Мокроусов И.В.https://creativecommons.org/licenses/by/4.0https://microbiol.crie.ru/jour/article/view/18969

The aim of the study was to assess the frequency of mixed infections caused by several strains (mixed culture) of Mycobacterium tuberculosis among patients with HIV-associated generalized tuberculosis in St. Petersburg, and to conduct a comparative analysis of the genotypic diversity of strains in mixed cultures and among “pure” cultures of the tuberculosis pathogen.

Materials and methods. A total of 173 M. tuberculosis isolates obtained from autopsy specimens of 70 patients with HIV-associated generalized tuberculosis between 2012 and 2018 were analyzed. The Beijing genotype and its subtypes were determined using PCR and IS6110-RFLP typing. Non-Beijing isolates were spoligotyped, and their genetic families were identified using the international SITVIT2 database. Genotypic resistance to rifampicin and isoniazid was detected using the Amplitub-MDR-RV test system.

Results. Mixed infections were detected in 15 of 70 patients with HIV-associated multidrug-resistant tuberculosis. The same M. tuberculosis genotypes—Beijing, LAM, Ural, Haarlem, and X—were identified in the mixed cultures as in the pure cultures. Beijing strains, primarily subtypes B0/W148 (60%) and CAR (53.3%), were detected in all mixed cultures. The proportions of B0/W148 and LAM strains were significantly higher among mixed cultures (p < 0.05). Strains from mixed cultures had more than one mutation in different codons in the rpoB gene. Mixed cultures were more common in patients serving sentences in penal institutions (p = 0.0007).

Conclusions. The proportion of mixed infections among patients with HIV-associated tuberculosis was 21.4%; all mixed cultures contained strains of the Beijing genotype. A history of imprisonment was a significant risk factor for developing mixed infections.

Цель исследования — оценить частоту смешанных инфекций, вызванных несколькими штаммами (микс-культурой) Mycobacterium tuberculosis среди больных ВИЧ-ассоциированным генерализованным туберкулёзом (ТБ) в Санкт-Петербурге, а также провести сравнительный анализ генотипического разнообразия штаммов в составе микс-культур и среди «чистых» культур возбудителя ТБ.

Материалы и методы. Исследованы 173 изолята M. tuberculosis, выделенных из аутопсийного материала 70 больных ВИЧ-ассоциированным генерализованным ТБ в 2012–2018 гг. Принадлежность изолятов к генотипу Beijing, его субтипам определяли при помощи ПЦР и IS6110-RFLP-типирования. Изоляты non-Beijing были сполиготипированы, генетические семейства были установлены в соответствии с международной базой данных SITVIT2. Генотипическую устойчивость к рифампицину и изониазиду выявляли тест-системой «Амплитуб-МЛУ-РВ».

Результаты. У 15 из 70 больных ВИЧ-ассоциированным ТБ с множественной лекарственной устойчивостью обнаружена микс-инфекция. В составе микс-культур определены те же генотипы M. tuberculosis — Beijing, LAM, Ural, Haarlem и X, что и среди «чистых» культур. При этом штаммы Beijing, преимущественно субтипов B0/W148 (60%) и CAR (53,3%), выявлены в составе всех смешанных культур. Доли штаммов B0/W148 и LAM были значимо больше среди микс-культур (p < 0,05). У штаммов микс-культур в гене rpoB определялось более одной мутации в разных кодонах. Смешанные культуры чаще встречались у пациентов, отбывавших наказание в местах лишения свободы (p = 0,0007).

Выводы. Доля микс-инфицирования среди больных ВИЧ-ассоциированным ТБ составила 21,4%; все смешанные культуры содержали штаммы генотипа Beijing. Значимым фактором риска развития микс-инфекции являлось наличие в анамнезе пребывания в местах лишения свободы.

Mycobacterium tuberculosisgeneralized tuberculosisHIV infectiongenotypingmixed strainsMycobacterium tuberculosisгенерализованный туберкулёзВИЧ-инфекциягенотипированиемикс-культурыNiemann S., Richter E., Rusch-Gerdes S., et al. Double infection with a resistant and a multidrug-resistant strain of Mycobacterium tuberculosis. Emerg. Infect. Dis. 2000;6(5):548–51. DOI: https://doi.org/10.3201/eid0605.000518Васильева Н.Р., Вязовая А.А., Иноземцева А.И. и др. Ретроспективный эпидемиологический анализ случаев туберкулеза легких у многократно госпитализированных больных. Эпидемиология и инфекционные болезни: актуальные вопросы. 2016;(6):20–8. Vasilieva N.R., Vyazovaya A.A., Inozemceva A.I., et al. Retrospective epidemiological analysis of cases of pulmonary tuberculosis in patients with multiple admissions to tuberculosis hospitals. Epidemiology and Infectious Diseases. Current Items. 2016;(6): 20–8. EDN: https://elibrary.ru/xemfjbShamputa I.C., Jugheli L., Sadradze N., et al. Mixed infection and clonal representativeness of a single sputum sample in tuberculosis patients from a penitentiary hospital in Georgia. Respir. Res. 2006;7(1):99. DOI: https://doi.org/10.1186/1465-9921-7-99Plazzotta G., Cohen T., Colijn C. Magnitude and sources of bias in the detection of mixed strain M. tuberculosis infection. J. Theor. Biol. 2015;368:67–73. DOI: https://doi.org/10.1016/j.jtbi.2014.12.009McIvor A., Koornhof H., Kana B.D. Relapse, re-infection and mixed infections in tuberculosis disease. Pathog. Dis. 2017;75(3). DOI: https://doi.org/10.1093/femspd/ftx020Cohen T., van Helden P.D., Wilson D., et al. Mixed-strain mycobacterium tuberculosis infections and the implications for tuberculosis treatment and control. Clin. Microbiol. Rev. 2012;25(4):708–19. DOI: https://doi.org/10.1128/cmr.00021-12du Plessis D.G, Warren R., Richardson M., et al. Demonstration of reinfection and reactivation in HIV-negative autopsied cases of secondary tuberculosis: multilesional genotyping of Mycobacterium tuberculosis utilizing IS6110 and other repetitive element-based DNA fingerprinting. Tuberculosis. 2001;81(3):211–20. DOI: https://doi.org/10.1054/tube.2000.0278van Rie A., Victor T.C., Richardson M., et al. Reinfection and mixed infection cause changing Mycobacterium tuberculosis drug-resistance patterns. Am. J. Respir. Crit. Care Med. 2005;172(5):636–42. DOI: https://doi.org/10.1164/rccm.200503-449OCMokrousov I., Valcheva V., Sovhozova N., et al. Penitentiary population of Mycobacterium tuberculosis in Kyrgyzstan: exceptionally high prevalence of the Beijing genotype and its Russia-specific subtype. Infect. Genet. Evol. 2009;9(6):1400–5. DOI: https://doi.org/10.1016/j.meegid.2009.07.007Baldeviano-Vidalón G.C., Quispe-Torres N., Bonilla-Asalde C., et al. Multiple infection with resistant and sensitive M. tuberculosis strains during treatment of pulmonary tuberculosis patients. Int. J. Tuberc. Lung Dis. 2005;9(10):1155–60.Kyi M.S., Palittapongarnpim P., Chaiprasert A., et al. Infection of multiple Mycobacterium tuberculosis strains among tuberculosis/human immunodeficiency virus co-infected patients: A molecular study in Myanmar. Int. J. Mycobacteriol. 2018;7(4):375–9. DOI: https://doi.org/10.4103/ijmy.ijmy_108_18Abascal E., Herranz M., Ruiz Serrano M.J., et al. In-depth analysis of a mixed Мycobacterium tuberculosis infection involving a multidrug-resistant strain and a susceptible strain. Clin. Microbiol. Infect. 2021;27(4):641–3. DOI: https://doi.org/10.1016/j.cmi.2020.09.032Wang L., Campino S., Phelan J., Clark T.G. Mixed infections in genotypic drug-resistant Mycobacterium tuberculosis. Sci. Rep. 2023;13(1):17100. DOI: https://doi.org/10.1038/s41598-023-44341-xShin S. S., Modongo C., Baik Y., et al. Mixed Мycobacterium tuberculosis–strain infections are associated with poor treatment outcomes among patients with newly diagnosed tuberculosis, independent of pretreatment heteroresistance. J. Infect. Dis. 2018;218(12):1974–82. DOI: https://doi.org/10.1093/infdis/jiy480Liu Y., Zhang Y., Lu X., et al. Mixed infections and heteroresistance of Mycobacterium tuberculosis among multidrug-resistant tuberculosis in China: a genomic epidemiology study. Emerg. Microbes. Infect. 2025;14(1):2534656. DOI: https://doi.org/10.1080/22221751.2025.2534656Азовцева О.В., Пантелеев А.М., Карпов А.В. и др. Анализ медико-социальных факторов, влияющих на формирование и течение коинфекции ВИЧ, туберкулеза и вирусного гепатита. Инфекция и иммунитет. 2019;9(5-6):787–99. Azovtseva O.V., Panteleev A.M., Karpov А.V., et al. Analysis of medical and social factors affecting the formation and course of co-infection HIV, tuberculosis and viral hepatitis. Russian Journal of Infection and Immunity. 2019;9(5-6):787–99. DOI: https://doi.org/10.15789/2220-7619-2019-5-6-787-799 EDN: https://elibrary.ru/gdiydmVyazovaya A., Gerasimova A., Mudarisova R., et al. Genetic diversity and primary drug resistance of Mycobacterium tuberculosis Beijing genotype strains in Northwestern Russia. Microorganisms. 2023;11(2):255. DOI: https://doi.org/10.3390/microorganisms11020255 EDN: https://elibrary.ru/nlkjaaГерасимова А.А., Вязовая А.А., Майская М.Ю. и др. Молекулярно-генетическая характеристика изолятов Mycobacterium tuberculosis, выделенных от больных ВИЧ-ассоциированным туберкулезом. Туберкулез и болезни легких. 2024;102(5):70–5. Gerasimova A.A., Vyazovaya A.A., Mayskaya M.Yu., et al. Molecular genetic characteristics of Mycobacterium tuberculosis isolates from patients with HIV-associated tuberculosis. Tuberculosis and Lung Diseases. 2024;102(5):70–5. EDN: https://elibrary.ru/lskswcOgarkov O., Mokrousov I., Sinkov V., et al. 'Lethal' combination of Mycobacterium tuberculosis Beijing genotype and human CD209-336G allele in Russian male population. Infect. Genet. Evol. 2012;12(4):732–6. DOI: https://doi.org/10.1016/j.meegid.2011.10.005van 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.31.2.406-409.1993Mokrousov I., Vyazovaya A., Zhuravlev V., et al. Real-time PCR assay for rapid detection of epidemiologically and clinically significant Mycobacterium tuberculosis Beijing genotype isolates. J. Clin. Microbiol. 2014;52(5):1691–3. DOI: https://doi.org/10.1128/jcm.03193-13Narvskaya O., Mokrousov I., Otten T., Vishnevsky B. Molecular markers: application for studies of Mycobacterium tuberculosis population in Russia. In: Read M.M., ed. Trends in DNA Fingerprinting Research. New York: Nova Science Publishers; 2005: 111–25.Kamerbeek 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.35.4.907-914.1997Gibson A.L., Huard R.C., van Pittius N.C., et al. Application of sensitive and specific molecular methods to uncover global dissemination of the major RDRio sublineage of the Latin American-Mediterranean Mycobacterium tuberculosis spoligotype family. J. Clin. Microbiol. 2008;46(4):1259–67. DOI: https://doi.org/10.1128/JCM.02231-07Жданова С.Н., Огарков О.Б., Савилов Е.Д., Кондратов И.Г. Применение молекулярно-генетических инструментов для оценки трансграничной передачи туберкулеза в Иркутской области. Эпидемиология и вакцинопрофилактика. 2022; 21(2):59–65. Zhdanova S.N., Ogarkov O.B., Savilov E.D., Kondratov I.G. Application of new molecular genetic strategies for transborder transmission analysis of tuberculosis in Irkutsk Region. Epidemiology and Vaccinal Prevention. 2022;21(2):59–65. DOI: https://doi.org/10.31631/2073-3046-2022-21-2-59-65 EDN: https://elibrary.ru/ymgdfcMoreno-Molina M., Shubladze N., Khurtsilava I., et al. Genomic analyses of Mycobacterium tuberculosis from human lung resections reveal a high frequency of polyclonal infections. Nat. Commun. 2021;12(1):2716. DOI: https://doi.org/10.1038/s41467-021-22705-zMokrousov I. Mycobacterium tuberculosis phylogeography in the context of human migration and pathogen's pathobiology: Insights from Beijing and Ural families. Tuberculosis (Edinb.). 2015;95(Suppl. 1):S167–76. DOI: https://doi.org/10.1016/j.tube.2015.02.031Вязовая А.А., Соловьева Н.С., Сунчалина Т.В. и др. Характеристика популяции Mycobacterium tuberculosis в Республике Карелия. Туберкулез и болезни легких. 2016;94(8):48–53. Vyazovaya A.A., Solovieva N.S., Sunchalina T.V., et al. Characteristics of Мycobacterium tuberculosis population in Kareliya republic. Tuberculosis and Lung Diseases. 2016;94(8):48–53. DOI: https://doi.org/10.21292/2075-1230-2016-94-8-48-53 EDN: https://elibrary.ru/wktvbvВязовая А.А., Мокроусов И.В., Журавлев В.Ю. и др. Молекулярная характеристика мультирезистентных штаммов Mycobacterium tuberculosis, выделенных на Северо-Западе России. Молекулярная генетика, микробиология и вирусология. 2016;34(1):32–5. Vyazovaya A.A., Mokrousov I.V., Narvskaya O.V., et al. The molecular characteristic of multidrug-resistant strains of Мycobacterium tuberculosis isolated in northwestern Russia. Molecular Genetics, Microbiology and Virology. 2016;31(1):36–9. DOI: https://doi.org/10.3103/S0891416816010092 EDN: https://elibrary.ru/wwfqnvВязовая А.А., Журавлев В.Ю., Мокроусов И.В. и др. Характеристика штаммов Mycobacterium tuberculosis, циркулирующих в Псковской области. Журнал микробиологии, эпидемиологии и иммунобиологии. 2011;88(6):27–31. Vyazovaya A.A., Zhuravlev V.Yu., Mokrousov I.V., et al. Characteristics of Мycobacterium tuberculosis strains circulating in Pskov region. Journal of Microbiology, Epidemiology and Immunobiology. 2011;88(6):27–31. EDN: https://elibrary.ru/vobcvpPandey P., Bhatnagar A.K., Mohan A., et al. Mycobacterium tuberculosis polyclonal infections through treatment and recurrence. PLoS One. 2020;15(8):e0237345. DOI: https://doi.org/10.1371/journal.pone.0237345Mokrousov I., Badleeva M., Mudarisova R., et al. Increasing circulation of multi-drug resistant tuberculosis strains in Buryatia, high-burden and ethnically diverse region in the Russian Far East. Tuberculosis (Edinb.). 2024;149:102555. DOI: https://doi.org/10.1016/j.tube.2024.102555