Email this article Results of cholera monitoring in administrative territories of Russia from 2013 to 2019
- Authors: Noskov A.K.1, Kruglikov V.D.1, Lopatin A.A.2, Chemisova O.S.1, Levchenko D.A.1, Ivanova S.M.2, Monakhova E.V.1, Arkhangelskaya I.V.1, Vodopyanov A.S.1, Gayevskaya N.E.1, Podoynitsyna O.A.1, Yezhova M.I.1
-
Affiliations:
- Rostov-on-Don Research Institute for Plague Control
- Anti-Plague Center
- Issue: Vol 98, No 2 (2021)
- Pages: 163-175
- Section: ORIGINAL RESEARCHES
- URL: https://microbiol.crie.ru/jour/article/view/1003
- DOI: https://doi.org/10.36233/0372-9311-56
- ID: 1003
Cite item
Full Text
Abstract
Purpose. A dynamic comparative analysis of the results of identification of Vibrio cholerae (V. cholera) isolates from water and human specimens isolated during the monitoring of cholera throughout the Russian Federation in 2013–2019.
Materials and methods. Total 385 strains of V. cholerae O1 serogroup (including one toxigenic V. cholerae O1 El Tor Inaba — Rostov region, 2014) and the R-variant from environment objects were identified in the territory of 21 regions of the Russian Federation.
Results. It was found that 91% of the strains were isolated in 7 regions of the Russian Federation: Republic of Kalmykia, Krasnodar Krai, Transbaikal Krai, Khabarovsk Krai, Primorsky Krai, Rostov region and Irkutsk region. 2.3% of strains were atypical in their agglutinability, and 75.3% of strains had atypical phagosensitivity. Phagotypes were identified for 13.2% of strains isolated in 11 administrative territories. Phageotype 11 included 48.8% of the strains isolated mainly in the Transbaikal Krai. Non-toxigenic strains of V. cholerae nonО1/nonO139 (n = 46) were isolated from 43 patients with acute intestinal infections and otitis in 8 regions of Russia. PCRtyping of 377 non-toxigenic V. cholerae strains demonstrated that they belong to 13 clusters and 71 genotypes. Strains with unique genotypes (probable cases of importation) and with the same genotypes repeatedly isolated in different years in one or several territories of the Russian Federation were identified, indicating the prevalence of strains in environment throughout the country.
Conclusion. The results allowed us to characterize the epidemiological situation of cholera in Russia (in terms of the environment contamination with V. cholerae O1) as unstable, but not significantly changed over the past 7-year period. These data are important for substantiating the forecast for further development of the epidemiological situation.
Full Text
Введение
Масштабные эпидемические проявления холеры на территории отдельных государств в период 7-й пандемии, в том числе связанные с чрезвычайными ситуациями природного характера, и, как следствие, завозы болезни в эпидемиологически благополучные страны обусловливают сохраняющиеся риски её распространения, связанные с международной миграцией, и актуальность для национальных систем здравоохранения [1, 2]. В настоящее время эпидемиологическая ситуация по холере на территории России характеризуется имевшими место спорадическими завозами болезни в отдельные административные территории страны без распространения и наличием эпидемиологических рисков новых завозов [3, 4].
Результаты ежегодного мониторинга наличия холерных вибрионов на объектах окружающей среды (ООС) в субъектах РФ свидетельствуют о нерегулярном выделении единичных эпидемически опасных (токсигенных) штаммов V. сholerae О1 El Tor и ежегодном обнаружении десятков нетоксигенных штаммов V. cholerae nonО1/nonO139 V. сholerae О1 серогруппы [5]. Нетоксигенные штаммы, включая штаммы, не имеющие гена холерного токсина (ctxAB), но содержащие ген tcpА, а также штаммы V. cholerae nonО1/nonO139, которые являются индикатором наличия условий, способствующих жизнедеятельности V. cholerae в экологической нише, могут стать причиной спорадических заболеваний (вспышек) острыми кишечными инфекциями (ОКИ) [6–9]. Выявлен широкий спектр стрессоустойчивости водной популяции V. сholerae El Tor, связанной с наличием приспособительных механизмов, обеспечивающих их выживание в воде поверхностных водоёмов на разных территориях страны [10, 11]. Кроме того, показано, что водоёмы умеренных широт могут рассматриваться как резервуары генов, детерминирующих дополнительные факторы патогенности и персистенции V. сholerae [12, 13].
Цель работы состояла в проведении динамического сравнительного анализа результатов идентификации изолятов из проб воды и материала от людей, выделенных в ходе мониторинга холеры на всей территории России в 2013–2019 гг.
Материалы и методы
Было исследовано 385 штаммов V. сholerae El Tor, выделенных из ООС, и 46 штаммов V. cholerae nonО1/nonO139 — изолятов от людей. Штаммы V. сholerae О1 были отобраны и охарактеризованы с использованием пополняемой до 2019 г. ГИС «Холера 1989–2014» содержащей информацию о биологических свойствах штаммов V. cholerae О1 и О139 серогрупп (разной эпидемической опасности), выделенных из ООС на территории России в процессе многолетних мониторинговых исследований, начиная с 1989 г. [14, 15].
Идентификация штаммов проводилась по общепринятым методикам1. Для определения родовой и видовой принадлежности выделенных штаммов применяли метод MALDI-TOF-масс-спектрометрии [16] в соответствии с инструкцией к оборудованию и с использованием программного обеспечения «Biotyper 3.1». Видовую идентификацию проводили с использованием базы белковых спектров компании «Bruker». Вероятность соответствия исследуемого спектра к известному таксону определяли с помощью показателя Score. Генотипирование (по 14 генам — детерминантам факторов патогенности) нетоксигенных штаммов V. cholerae О1 проводили методом ПЦР [17].
Кластерный анализ распределения генотипов осуществляли методом невзвешенного попарного среднего. Статистическую обработку полученных результатов проводили с помощью компьютерной программы «Statistica v.6.1.478» («StatSoft Inc.»). Результаты исследований считали достоверными при вероятности достоверности различий р < 0,05 (доверительный интервал — 95%).
Результаты
В 2013–2019 гг. в лабораториях Референс-центра по мониторингу за холерой (Ростовский-на-Дону противочумный институт Роспотребнадзора) идентифицировано 385 штаммов V. cholerae серогруппы О1 и R-варианта, выделенных из ООС на территории 21 субъекта РФ (табл. 1).
Таблица 1. Штаммы V. cholerae O1 и R-варианта, выделенные в России в 2013–2019 гг.
Table 1. Strains of V. cholerae O1 and R-variant isolated in the Russian Federation in 2013–2019
№ No. | Субъект РФ Subject of the Russian Federation | Количество идентифицированных штаммов | Всего Total | ||||||
2013 | 2014 | 2015 | 2016 | 2017 | 2018 | 2019 | |||
1 | Алтайский край / Altai Krai | 0 | 1 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 1 |
2 | Забайкальский край / Transbaikal Krai | 3 | 1 | 7 | 11 | 23 | 0 | 2 | 47 |
3 | Краснодарский край / Krasnodar Krai | 1 | 0 | 98 | 0 | 0 | 0 | 0 | 99 |
4 | Приморский край / Primorsky Krai | 0 | 3 | 0 | 5 | 3 | 0 | 0 | 11 |
5 | Ставропольский край / Stavropol Krai | 0 | 0 | 0 | 1 | 0 | 0 | 0 | 1 |
6 | Хабаровский край / Khabarovsk Krai | 2 | 0 | 0 | 1 | 0 | 7 | 1 | 11 |
7 | Республика Бурятия / Republic of Buryatia | 1 | 0 | 0 | 1 | 1 | 0 | 0 | 3 |
8 | Республика Калмыкия / Republic of Kalmykia | 27 | 17 | 8 | 19 | 34 | 26 | 20 | 151 |
9 | Республика Коми / Republic of Komi | 4 | 0 | 0 | 1 | 0 | 0 | 0 | 5 |
10 | Республика Крым / Republic of Crimea | 0 | 3 | 0 | 1 | 0 | 0 | 1 | 5 |
11 | Республика Татарстан / Republic of Tatarstan | 0 | 0 | 0 | 1 | 0 | 0 | 0 | 1 |
12 | Иркутская область / Irkutsk region | 0 | 1 | 1 | 0 | 8 | 1 | 1 | 12 |
13 | Калининградская область / Kaliningrad region | 0 | 2 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 2 |
14 | Кировская область / Kirov region | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 1 | 0 | 1 |
15 | Липецкая область / Lipetsk region | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 1 | 1 |
16 | Московская область / Moscow region | 0 | 1 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 1 |
17 | Псковская область / Pskov region | 0 | 1 | 0 | 0 | 0 | 1 | 0 | 2 |
18 | Ростовская область / Rostov region | 7 | 3 | 3 | 7 | 1 | 1 | 1 | 23 |
19 | Рязанская область / Ryazan region | 0 | 1 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 1 |
20 | Свердловская область / Sverdlovsk region | 0 | 0 | 0 | 4 | 1 | 0 | 0 | 5 |
21 | Челябинская область / Chelyabinsk region | 0 | 0 | 1 | 1 | 0 | 0 | 0 | 2 |
| Всего выделено культур Total isolated culture strains | 45 | 34 | 118 | 53 | 71 | 37 | 27 | 385 |
| Количество субъектов РФ, в ООС которых обнаруживались V. cholerae О1 | 7 | 11 | 6 | 12 | 7 | 6 | 7 | 21 |
Характеристика биологических свойств штаммов V. cholerae, изолированных из ООС в РФ за 2013–2019 гг. и подтвержденных в Референс-центре, представлена в табл. 2.
Таблица 2. Фенотипическая и генотипическая характеристика штаммов V. cholerae серогруппы O1 El Tor и R-вариант, выделенных в России в 2013–2019 гг.
Table 2. Phenotypic and genotypic characteristics of strains of V. cholerae serogroup O1 El Tor and R-variant isolated in the Russian Federation in 2013–2019
Год Year | Количество штаммов / Number of strains | ||||||
О1 | в том числе серовариант including serovariant | R-вариант R-variant | генотип genotype | ||||
Огава / Ogawa | Инаба / Inaba | ctxAB+tcpA+ | ctxAB+tcpA+ | ctxAB-tcpA- | |||
2013 | 45 | 35 | 10 | 0 | 0 | 4 | 41 |
2014 | 33 | 21 | 12 | 1 | 1‘ | 1 | 32 |
2015 | 118 | 10 | 108 | 0 | 0 | 6 | 112 |
2016 | 49 | 30 | 19 | 4 | 0 | 4 | 49 |
2017 | 70 | 34 | 36 | 1 | 0 | 1 | 70 |
2018 | 36 | 27 | 9 | 1 | 0 | 1 | 36 |
2019 | 25 | 23 | 2 | 2 | 0 | 2 | 25 |
Всего Total | 376 | 180 | 196 | 9 | 1‘ | 19 | 365 |
Примечание. *Штамм, выделенный в Ростове-на-Дону в 2014 г.
Note. *Strain isolated in Rostov-on-Don in 2014.
Изучаемые культуры в 51% случаев (по отношению к общему количеству штаммов) относились к серовару Инаба, в 46,7% — к Огава, а в 2,3% принадлежали к R-варианту. Эпидемически неопасные штаммы (нетоксигенные) составили 99,7% всех идентифицированных штаммов. Один (0,3%) эпидемически опасный (токсигенный) штамм V. cholerae El Tor Inaba № 81 был выделен в 2014 г. в Ростове-на-Дону из речной воды. Штамм относился к геновариантам с повышенным эпидемическим потенциалом (генотип ctxB7tcpACIRS101 rtxA4VSP-II). Полногеномные последовательности ДНК штамма опубликованы и выложены в GenBank [18].
Изменчивость по признаку фаголизабельности была выявлена у 290 (75,3%) штаммов, а именно: 283 штамма (73,5%) были резистентными к фагам классическому и El Tor, а у 7 штаммов V. cholerae O1 El Tor (1,8%) выявлена чувствительность к классическому фагу. У 51 (13,2%) штамма, выделенного на 11 из 21 субъекта РФ, установлена принадлежность к определенному фаготипу: 4, 11, 12, 13, 15, 16, 17, 18, 19 и 20.
При анализе результатов ПЦР-типирования 377 нетоксигенных штаммов V. cholerae выявлена их принадлежность к 13 кластерам, в которые вошел 71 генотип (рис. 1). Данные по выделению штаммов, у которых определен генотип, по годам (за 7-летний период) представлены на рис. 2, а по территориям субъектов РФ — на рис. 3. В табл. 3 отражены установленные генотипы, годы и территории, на которых регистрировалось выделение.
Таблица 3. Генотипы штаммов V. cholerae О1 и R-варианта, выделенных на административных территориях России в 2013–2019 гг.
Table 3. Genotypes of strains of V. cholerae O1 and R-variant isolated in the administrative territories of Russia in 2013–2019
Генотип штамма | Административная территория | Год выделения | Количество штаммов |
А1 | Ростовская область / Rostov region | 2013 | 1 |
В1 | Хабаровский край / Khabarovsk Krai | 2018 | 2 |
В2 | Хабаровский край / Khabarovsk Krai | 2018 | 2 |
С1 | Ростовская область / Rostov region | 2013 | 1 |
С2 | Хабаровский край / Khabarovsk Krai | 2018 | 1 |
С2 | Краснодарский край / Krasnodar Krai | 2013 | 1 |
D1 | Свердловская область / Sverdlovsk region | 2016 | 1 |
D2 | Республика Калмыкия / Republic of Kalmykia | 2016 | 8 |
D2 | Ростовская область / Rostov region | 2016 | 1 |
D2 | Забайкальский край / Transbaikal Krai | 2016 | 6 |
D3 | Приморский край / Primorsky Krai | 206 | 4 |
D3 | Забайкальский край / Transbaikal Krai | 2016 | 2 |
D3 | Республика Крым / Republic of Crimea | 2016 | 1 |
D3 | Свердловская область / Sverdlovsk region | 2016 | 1 |
D4 | Республика Калмыкия / Republic of Kalmykia | 2016 | 2 |
D5 | Республика Калмыкия / Republic of Kalmykia | 2018 | 1 |
D6 | Иркутская область / Irkutsk region | 2014 | 1 |
D6 | Алтайский край / Altai Krai | 2011 | 1 |
D6 | Рязанская область / Ryazan region | 2014 | 1 |
D6 | Республика Крым / Republic of Crimea | 2014 | 2 |
D6 | Забайкальский край / Transbaikal Krai | 2014 | 1 |
D6 | Псковская область / Pskov region | 2014 | 1 |
D6 | Иркутская область / Irkutsk region | 2017 | 1 |
D6 | Кировская область / Kirov region | 2018 | 1 |
D6 | Псковская область / Pskov region | 2018 | 1 |
D6 | Республика Калмыкия / Republic of Kalmykia | 2019 | 1 |
D6 | Ростовская область / Rostov region | 2019 | 1 |
D6 | Забайкальский край / Transbaikal Krai | 2019 | 1 |
D7 | Приморский край / Primorsky Krai | 2016 | 1 |
D7 | Республика Бурятия / Republic of Buryatia | 2016 | 1 |
D7 | Республика Бурятия / Republic of Buryatia | 2017 | 1 |
D7 | Республика Татарстан / Republic of Tatarstan | 2016 | 1 |
D8 | Ростовская область / Rostov region | 2016 | 4 |
D8 | Забайкальский край / Transbaikal Krai | 2016 | 3 |
D8 | Республика Калмыкия / Republic of Kalmykia | 2017 | 2 |
D8 | Ростовская область / Rostov region | 2017 | 1 |
D8 | Челябинская область / Chelyabinsk region | 2016 | 1 |
E1 | Республика Калмыкия / Republic of Kalmykia | 2017 | 1 |
E2 | Забайкальский край / Transbaikal Krai | 2019 | 23 |
E2 | Приморский край / Primorsky Krai | 2014 | 2 |
E3 | Республика Калмыкия / Republic of Kalmykia | 2018 | 1 |
E4 | Республика Калмыкия / Republic of Kalmykia | 2013 | 1 |
E5 | Ростовская область / Rostov region | 2014 | 1 |
E5 | Республика Калмыкия / Republic of Kalmykia | 2014 | 3 |
Рис. 1. Дендрограмма ПЦР-генотипов нетоксигенных штаммов V. cholerae О1, выделенных из ООС в 2013–2019 гг.Fig. 1. Dendrogram for determined by PCR genotypes of non-toxigenic strains of V. cholerae O1 isolated from environment objects in 2013–2019.
Рис. 2. ПЦР-генотипы нетоксигенных штаммов V. cholerae О1, выделенных из ООС в 2013–2019 гг.
Цвет соответствует определённому кластеру
Fig. 2. Determined by PCR genotypes of nontoxigenic strains of V. cholerae O1 isolated from environment objects in 2013–2019.
Each specific cluster is marked by color.
Рис. 3. Субъекты РФ и ПЦР-генотипы нетоксигенных штаммов V. cholerae О1, выделенные из ООС в 2013–2019 гг.
Цвет соответствует определённому кластеру.
Fig. 3. Subjects of the Russian Federation and determined by PCR genotypes of nontoxigenic strains of V. cholerae O1 isolated from environment objects in 2013–2019.
Each specific cluster is marked by color.
За 2013–2019 гг. в Референс-центре были идентифицированы 46 штаммов V. cholerae nonО1/ nonО139-серогрупп, выделенных от 43 больных ОКИ и отитами в 8 субъектах РФ:
- Тамбовская область (завоз из Таиланда, 2017 г.: 1 штамм, 1 больной ОКИ);
- Магаданская область (завоз из Вьетнама, 2017 г.: 1 штамм, 1 больной ОКИ);
- Челябинская область (завоз из Туниса, 2017 г.: 1 штамм, 1 больной с отитом; не связан с завозом, 2017 г.: 2 штамма, 1 больной с отитом; не связан с завозом, 2019 г.: 1 штамм, 1 больной с отитом);
- Ростовская область (не связаны с завозом, 2014–2015 гг., 2018 г.: 21 штамм, 19 больных ОКИ);
- Республика Крым (не связаны с завозом, 2015–2017 гг.: 11 штаммов, 11 больных ОКИ);
- Москва (результат исследования проб, поступивших с других территорий страны, — 2018 г.: 1 штамм, 1 больной с отитом; 2019 г.: 3 штамма, 3 больных с отитом);
- Республика Калмыкия (не связаны с завозом, 2014 г.: 2 штамма, 1 больной ОКИ; 2015 г., 2018 г.: по 1 штамму, 2 больных ОКИ);
- Волгоградская область (не связан с завозом, 2018 г.: 1 штамм, 1 больной ОКИ).
Все штаммы V. cholerae nonО1/nonO139, выделенные от людей, были типичны по родовым и видовым свойствам и определены как нетоксигенные (ctxA–tcpA–).
Обсуждение
В 2013–2019 гг. из воды ООС 21 субъекта РФ выделено 385 штаммов V. cholerae серогруппы О1 и R-варианта (табл. 1). В среднем за год V. cholerae серогруппы О1 обнаруживались в пробах из ООС на 8 ± 1 (р < 0,05) административных территориях РФ. На субъекты РФ в составе Южного федерального округа (ФО) пришлось 72,2% выделенных культур (278 штаммов); Сибирского ФО (включая Республику Бурятия и Забайкальский край, с 03.11.2018 вошедших в состав Дальневосточного ФО) — 16,4% (63); Дальневосточного ФО — 5,7% (22); Северо-Западного ФО — 2,3% (9); Уральского ФО — 1,8% (7); Центрального ФО — 0,8% (3); Приволжского ФО — 0,5% (2) и Северо-Кавказского ФО — 0,3% (1). Необходимо отметить, что 91% выделенных штаммов (354 культуры) пришлось на 7 субъектов РФ: Республику Калмыкия, Краснодарский, Забайкальский, Хабаровский, Приморский края, Ростовскую и Иркутскую области. Ежегодно в течение 7-летнего периода V. cholerae выделялись только из ООС Республики Калмыкия (151 штамм) и Ростовской области (23), из ООС Забайкальского края — в течение 6 лет (47 штаммов), Иркутской области — 5 лет (12 штаммов). В течение 4 лет V. cholerae серогруппы О1 выделялись из ООС Хабаровского края (11 штаммов); 3 лет — Республики Крым (5) и Республики Бурятия (3), Приморского края (11); 2 лет — Республики Коми (5), Краснодарского края (99), Псковской (2), Свердловской (5) и Челябинской (2) областей. Однократно штаммы V. cholerae изолированы из ООС Республики Татарстан, Алтайского, Ставропольского краев, Калининградской, Кировской, Липецкой, Московской и Рязанской областей. Наибольшее количество культур V. cholerae (118 штаммов) выделено в 2015 г., что составило 30,7% всех 385 штаммов за анализируемый период, из них 98 идентичных штаммов одного клона (Краснодарский край, р. Агура, 2015 г.) за 3 мес.
Необходимо отметить, что в 2013–2019 гг. из 6 субъектов Южного ФО V. cholerae О1 изолированы в 4. На Республику Калмыкия пришлось 39,2%, Краснодарский край — 25,7%, Ростовскую область — 6,0%, Республику Крым — 1,3% всех штаммов, изолированных в стране.
Из изученных 385 штаммов V. cholerae атипичными по агглютинабельности оказалось 2,3% (R-вариант), практически подавляющее большинство штаммов было типичным по данному признаку, но 75,3% штаммов отличалось атипичностью по фагочувствительности. Всего фаготипировался 51 штамм (13,2%), изолированный на 11 из 21 территории. Из этих штаммов к фаготипу 11 относилось 20 штаммов (48,8%), большинство из которых было выделено в Забайкальском крае. Штаммы, принадлежащие к фаготипу 15, были изолированы в Забайкальском, Хабаровском краях и в Ростовской области. Единичные штаммы, обнаруженные на разных территориях, относились к фаготипам 12, 16, 17 и 19. Штаммы V. cholerae О1 El Tor, выделенные из ООС в Республиках Крым и Татарстан, Краснодарском крае, Калининградской, Московской, Псковской и Челябинской областях, не типировались фагами. Выявлены фаготипы, не встречавшиеся ранее на территории РФ: фаготип 8 (Хабаровский край, 2016 г.), 12 (Свердловская область, 2016 г.) и 20 (Кировская область, 2018 г.). Таким образом, установлено, что нетоксигенные штаммы V. cholerae О1, выделявшиеся в России из ООС на протяжении 2013–2019 гг., характеризовались устойчивостью к холерным диагностическим фагам (El Tor и классический), что вызывает определенные затруднения в диагностике, а также в своём большинстве фагами не типировались.
Однако среди штаммов, которые типировались фагами, была выявлена принадлежность к новым для территории РФ фаготипам.
За 2013–2019 гг. на территории РФ было изолировано 94,8% штаммов с генетической характеристикой ctxAB–tcpA– и 4,9% ctxAB–tcpA+-штаммов. В Ростовской области из р. Темерник в 2014 г. был выделен один генетически изменённый эпидемически опасный штамм V. сholerae О1 El Tor Inaba № 81.
При проведении эпидемиологического расследования источник инфекции установить не удалось. Как показали результаты исследований, штамм № 81, как и штамм № 301, изолированный в 2011 г. из морской воды Таганрогского залива (Ростовская область, Азовское море) на фоне эпидемического благополучия [19], имели сходные генотипы. Таким образом, на неэндемичной по холере территории России на протяжении 7 лет из ООС выделялись в основном только нетоксигенные штаммы, которые не обладают способностью вызывать заболевание холерой, но могут быть этиологической причиной ОКИ. Обнаружение эпидемически опасного штамма V. сholerae О1 El Tor отмечалось на фоне отсутствия эпидемического осложнения по холере.
Наибольшая доля штаммов (54%) V. cholerae nonО1/nonO139, выделенных от больных ОКИ, выявлена на территории Ростовской области. В течение изучаемого периода наблюдалась ежегодная регистрация заболеваний ОКИ и отитами (внекишечная локализация возбудителя), этиологией которых были вышеуказанные микроорганизмы, на одной или на нескольких административных территориях РФ.
Что касается генотипирования нетоксигенных штаммов V. cholerae О1, то в настоящее время, при отсутствии универсального подхода, существуют несколько методов, которые с уcпехом применяются в том числе в комплексных исследованиях для определения филогенеза штаммов в соотношении с эпидемиологическими данными: мультилокусный анализ вариабельных тандемных повторов, пульс-электрофорез, типирование (вставка/делеция нескольких нуклеотидов), однонуклеотидный полиморфизм [7, 20, 21]. При генотипировании 377 нетоксигенных штаммов V. cholerae О1 в работе был использован метод ПЦР-детекции по 14 генам, детерминирующим их патогенные свойства, для получения унифицированных результатов на момент исследования. В число протестированных не вошли 7 штаммов, определённых как субкультуры.
Интерпретация полученных данных позволила дать общую оценку распространённости штаммов V. cholerae О1 тех или иных генотипов по административным территориям, повторяемости их выделения по годам, наличию новых генотипов (т.е. возможных заносов или переживании в течение нескольких лет).
После принятия 71 определенного генотипа у 377 штаммов за 100% результаты кластеризации выглядели следующим образом (рис. 1): генотипы (в %), входящие в кластер А, составили 1,6%; В — 2,8%; С — 2,8%; D — 11,3%; E — 15,5%; F — 1,6%; G — 7,0%; H — 4,1%; I — 2,8%; J — 2,8%; K — 1,6%; L — 5,4%; М — 7,0%; N — 33,7%.
Данные, представленные в табл. 3, свидетельствуют о том, что наибольшее число генотипов (24, 11 и 8) вошли, соответственно, в кластеры N, Е и D, причем 98 штаммов, выделенных в Краснодарском крае (2015 г.), имели идентичный генотип — N8, который раньше не встречался у штаммов, выделенных из ООС на территории России. Кроме того, штаммы с уникальными генотипами (А1, С1 и F1) были зарегистрированы в Ростовской области (2013, 2015 г.), С2 — в Хабаровском крае (2018 г.), D1 — в Свердловской области (2016 г.) и др., что свидетельствует о вероятном заносе.
Вместе с тем были отмечены штаммы с одинаковыми генотипами, которые встречались в разные годы на различных административных территориях, в том числе с повторными выделениями. Например, генотип G3 был установлен у штаммов, выделенных в 3 субъектах РФ (Республика Калмыкия, 2015, 2017 гг.; Иркутская область, 2017 г.; Забайкальский край, 2015 г.); генотип D6 — в 9 субъектах РФ и др. Наряду с этим установлены штаммы, выделенные на различных территориях — N16 (Республика Калмыкия, Забайкальский край, Республика Бурятия) в течение 1 года (2013 г.), или на одной территории в течение ряда лет — N24 (Республика Калмыкия, 2014, 2015, 2018, 2019 гг.). Полученные данные свидетельствуют о распространённости и циркуляции штаммов в ООС на территории страны.
Из 12 нетоксигенных штаммов V. сholerae О1 (ctxA–tcpA+), 4 (N6) вошли в кластер N, наряду со штаммами ctxA–tcpA–. Остальные штаммы, содержащие ген tcpA при отсутствии гена ctxA, имели индивидуальные генотипы, встречавшиеся в течение 1 года на одной территории: J1 (Хабаровский край, 2016 г.), J2 (Республика Коми, 2016 г.), I1 (Ростовская область, 2016 г.), I2 (Иркутская область, 2019 г.), Н1, Н2, Н3 (Республика Калмыкия, 2017 г.; Ростовская область, 2015 г.; Хабаровский край, 2019 г.), которые не повторялись за изученный временной период. Штаммы R-варианта имели разные генотипы (D3, D8, I2, N13, N20) и были выделены в различные годы на нескольких территориях страны, что предполагает их заносное происхождение.
Результаты изучения контаминации ООС штаммами V. сholerae О1 и их биологических свойств позволяют охарактеризовать ситуацию с позиции происхождения. Занос — касается единичных штаммов, однократно встречавшихся и имевших уникальный генотип. Длительное сохранение в ООС — относится к штаммам с одинаковым генотипом, но повторно выявляемых в разных местах и в разное время. При этом мы не исключаем факт того, что ctxA–tcpA–-штаммы с разными генотипами, но входящие в крупные кластеры (N, E, D), приобретают свою «уникальность» за счет генетической рекомбинации в водных экосистемах.
Таким образом, была дана динамическая сравнительная характеристика штаммов V. cholerae О1, выделенных из ООС, и V. cholerae nonО1/nonO139, выделенных от людей, в 2013–2019 гг., по фено- и генотипическим признакам, что позволило дать оценку данным штаммам с позиций распространения и происхождения. Результаты проведённых исследований являются ключевым моментом в оценке эпидемиологической ситуации по холере на территории нашей страны как неустойчивой (по показателю контаминации ООС V. cholerae О1) и не претерпевшей существенных изменений за 7-летний период.
Полученные данные могут быть использованы для совершенствования микробиологической составляющей мониторинга холеры в рамках эпидемиологического надзора за холерой на территории субъектов РФ, а также при обосновании прогноза развития эпидемиологической ситуации по этой инфекции в России на современном этапе 7-й пандемии.
1. МУК 4.2.2218-07 «Лабораторная диагностика холеры»; МУК 4.2.2870-11 «Порядок организации и проведения лабораторной диагностики холеры для лабораторий территориального, регионального и федерального уровней».
About the authors
A. K. Noskov
Rostov-on-Don Research Institute for Plague Control
Email: fake@neicon.ru
ORCID iD: 0000-0003-0550-2221
Alexey K. Noskov — Cand. Sci. (Med.), director
Rostov-on-Don
Russian FederationV. D. Kruglikov
Rostov-on-Don Research Institute for Plague Control
Author for correspondence.
Email: vdkru58@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-6540-2778
Vladimir D. Kruglikov — D. Sci. (Med.), chief researcher, Head, Laboratory of cholera microbiology
Rostov-on-Don
Russian FederationA. A. Lopatin
Anti-Plague Center
Email: fake@neicon.ru
ORCID iD: 0000-0002-5426-3311
Anton A. Lopatin — Cand. Sci. (Med.), director
Moscow
Russian FederationO. S. Chemisova
Rostov-on-Don Research Institute for Plague Control
Email: fake@neicon.ru
ORCID iD: 0000-0002-4059-2878
Olga S. Chemisova — Cand. Sci. (Biol.), leading researcher, Head, Museum of live cultures with the Center for Vibrio cholera pathogenic for humans
Rostov-on-Don
Russian FederationD. A. Levchenko
Rostov-on-Don Research Institute for Plague Control
Email: fake@neicon.ru
ORCID iD: 0000-0002-4676-0377
Daria A. Levchenko — Cand. Sci. (Med.), senior researcher, Laboratory of cholera microbiology
Rostov-on-Don
Russian FederationS. M. Ivanova
Anti-Plague Center
Email: fake@neicon.ru
ORCID iD: 0000-0001-6999-1875
Svetlana M. Ivanova — deputy director
Moscow
Russian FederationE. V. Monakhova
Rostov-on-Don Research Institute for Plague Control
Email: fake@neicon.ru
ORCID iD: 0000-0002-9216-7777
Elena V. Monakhova — D. Sci. (Biol.), chief researcher, Head, Molecular biology group, Laboratory of cholera microbiology
Rostov-on-Don
Russian FederationI. V. Arkhangelskaya
Rostov-on-Don Research Institute for Plague Control
Email: fake@neicon.ru
ORCID iD: 0000-0002-7569-8584
Irina V. Arkhangelskaya — Cand. Sci. (Med.), researcher, Laboratory of cholera microbiology
Rostov-on-Don
Russian FederationA. S. Vodopyanov
Rostov-on-Don Research Institute for Plague Control
Email: fake@neicon.ru
ORCID iD: 0000-0001-8884-968X
Alexey S. Vodopyanov — Cand. Sci. (Med.), senior researcher, Laboratory for the diagnosis of highly dangerous infections
Rostov-on-Don
Russian FederationN. E. Gayevskaya
Rostov-on-Don Research Institute for Plague Control
Email: fake@neicon.ru
ORCID iD: 0000-0002-0762-3628
Natalya E. Gayevskaya — Cand. Sci. (Med.), leading researcher, Head, Bacteriophage laboratory
Rostov-on-Don
Russian FederationO. A. Podoynitsyna
Rostov-on-Don Research Institute for Plague Control
Email: fake@neicon.ru
ORCID iD: 0000-0002-9996-4189
Oksana A. Podoynitsyna — Cand. Sci. (Biol.), researcher, Laboratory of cholera microbiology
Rostov-on-Don
Russian FederationM. I. Yezhova
Rostov-on-Don Research Institute for Plague Control
Email: fake@neicon.ru
ORCID iD: 0000-0003-4254-3313
Maria I. Yezhova — researcher, Laboratory of cholera microbiology
Rostov-on-Don
Russian FederationReferences
- Москвитина Э.А., Янович Е.Г., Кругликов В.Д., Титова С.В., Куриленко М.Л., Пичурина Н.Л. и др. Прогноз по холере на 2019 г. на основании анализа эпидемиологической обстановки в мире, СНГ и России в 2009-2018 гг. Проблемы особо опасных инфекций. 2019; (1): 64–73. https://doi.org/10.21055/0370-1069-2019-1-64-73
- Seventy-first world health assembly. Cholera prevention and control; 2018. Agenda item 11.2. Avilable at: https://apps.who.int/gb/ebwha/pdf_files/WHA71/A71_R4-en.pdf
- Миронова Л.В. Современные представления о закономерностях эпидемического процесса при холере: экологические и молекулярно-биологические аспекты. Эпидемиология и инфекционные болезни. 2018; 23(5): 242–50. https://doi.org/10.18821/1560-9529-2018-23-5-242-250
- Онищенко Г.Г., Попова А.Ю., Кутырев В.В., Смирнова Н.И., Щербакова С.А., Москвитина Э.А. и др. Актуальные проблемы эпидемиологического надзора, лабораторной диагностики и профилактики холеры в Российской Федерации. Журнал микробиологии, эпидемиологии и иммунобиологии. 2016; 93(1): 89–101. https://doi.org/10.36233/0372-9311-2016-1-89-101
- Смирнова Н.И., Агафонова Е.Ю., Щелканова Е.Ю., Агафонов Д.А., Краснов Я.М., Ливанова Л.Ф. и др. Геномное разнообразие нетоксигенных штаммов Vibrio cholerae О1, выделенных на территории России и сопредельных стран. Молекулярная генетика, микробиология и вирусология. 2018; 36(2): 76–84. https://doi.org/10.18821/0208-0613-2018-36-2-76-84
- Агафонова Е.Ю., Смирнова Н.И., Альхова Ж.В., Краснов Я.М., Ливанова Л.Ф., Лозовский Ю.В. и др. Нетоксигенные штаммы Vibrio cholerae биовара Эль Тор, выделенные на территории России: молекулярно-генетические особенности и патогенные свойства. Журнал микробиологии, эпидемиологии и иммунобиологии. 2019; 96(2): 13–24. https://doi.org/10.36233/0372-9311-2019-2-13-24
- Миронова Л.В., Бочалгин Н.О., Гладких А.С., Феранчук С.И., Пономарева А.С., Балахонов С.В. Филогенетическое положение и особенности структуры геномов ctxAB– tcpA+ Vibrio cholerae из поверхностных водоемов на неэндемичной по холере территории. Проблемы особо опасных инфекций. 2020; (1): 115–23. https://doi.org/10.21055/0370-1069-2020-1-115-123
- Monakhova E.V. Phenotypic and molecular characteristics of epidemic and non-epidemic Vibrio cholerae strains isolated in Russia and certain countries of Commonwealth of Independent States (CIS). In: Ramamurthy T., Bhattacharya S.K., eds. Epidemiological and Molecular Aspects on Cholera. New York: Springer Science+Business Media; 2011: 51–78. https://doi.org/10.1007/978-1-60327-265-0_4
- Монахова Е.В., Архангельская И.В. Холерные вибрионы неО1/неО139 серогрупп в этиологии острых кишечных инфекций: современная ситуация в России и в мире. Проблемы особо опасных инфекций. 2016; (2): 14–23. https://doi.org/10.21055/0370-1069-2016-2-14-23
- Крицкий А.А., Заднова С.П., Плеханов Н.А., Челдышова Н.Б., Смирнова Н.И. Адаптационные свойства типичных и генетических измененных штаммов Vibrio cholerae биовара El Tor в условиях недостатка питательных веществ. В кн.: Молекулярная диагностика — 2018. Сборник трудов Международной научно-практической конференции. М.; 2018: 448–9.
- Кульшань Т.А., Заднова С.П., Челдышева Н.Б., Смирнова Н.И. Оценка функциональных особенностей и стрессоустойчивости изогенных токсигенных и нетоксигенных штаммов Vibrio cholerae биовара Эль Тор. Журнал микробиологии, эпидемиологии и иммунобиологии. 2015; 92(3): 11–7.
- Faruque S.M., Nair G.B. Molecular ecology of toxigenic Vibrio cholerae. Microbiol. Immunol. 2002; 46(2): 59–66. https://doi.org/10.1111/j.1348-0421.2002.tb02659.x
- Титова С.В., Монахова Е.В., Архангельская И.В., Писанов Р.В., Непомнящая Н.Б. Природные популяции холерных вибрионов как резервуар генов факторов патогенности. Здоровье населения и среда обитания. 2016; (5): 45–7.
- Левченко Д.А., Кругликов В.Д., Водопьянов А.С., Титова С.В., Архангельская И.В., Непомнящая Н.Б. и др. ГИС: возможности анализа данных фено- и генотипирования холерных вибрионов О1 Эль Тор, изолированных из водных объектов окружающей среды на территории Российской Федерации. Журнал микробиологии, эпидемиологии и иммунобиологии. 2016; 93(6): 19–25.
- Зубкова Д.А., Кругликов В.Д., Водопьянов А.С., Непомнящая Н.Б., Шестиалтынова И.С., Архангельская И.В. и др. Свидетельство о государственной регистрации базы данных № 2014621055. Геоинформационная система. Холера 1989-2014; 2014.
- Левченко Д.А., Кругликов В.Д., Водопьянов А.С., Непомнящая Н.Б. Способ идентификации нетоксигенных штаммов холерных вибрионов О1 серогруппы с помощью ПЦР для выделения генетических детерминант. Патент РФ № 2665542; 2018.
- Балахонов С.В., Миронова Л.В., Афанасьев М.В., Куликалова Е.С., Остяк А.С. MALDI-TOF масс-спектрометрическое определение видовой принадлежности патогенов в совершенствовании эпидемиологического надзора за опасными инфекционными болезнями. Бактериология. 2016; 1(1): 88–95. https://doi.org/10.20953/2500-1027-2016-1-88-94
- Писанов Р.В., Ежова М.И., Монахова Е.В., Черкасов А.В., Краснов Я.М., Водопьянов А.С. и др. Особенности структуры генома токсигенного штамма Vibrio сholerae El Tor Инаба, выделенного в 2014 г. из открытого водоема в Ростове-на-Дону. Проблемы особо опасных инфекций. 2015; (2): 63–7. https://doi.org/10.21055/0370-1069-2015-2-63-67
- Мазрухо А.Б., Кругликов В.Д., Монахова Е.В., Москвитина Э.А., Шестиалтынова И.С., Подойницына О.А. и др. Результаты мониторинга за холерными вибрионами в акватории Таганрогского залива Азовского моря в 2011-2012 гг. Эпидемиология и инфекционные болезни. 2013; (6): 39–42.
- Бочалгин Н.О., Миронова Л.В., Беляева А.С., Балахонов С.В. Разработка схемы полногеномного мультилокусного сиквенс-типирования Vibrio сholerae. В кн.: Холера и патогенные для человека вибрионы: сборник статей Проблемной комиссии (48.04) Координационного совета по санитарной охране территории Российской Федерации. Выпуск 32. Новосибирск: Типография Продвижение; 2019: 162–3.
- Kumar P., Thulaseedharan A., Chowdhury G., Ramamurthy T., Thomas S. Characterization of novel alleles of toxin co-regulated pilus A gene (tcpA) from environmental isolates of Vibrio choleraе. Curr. Microbiol. 2011; 62(3): 758–63. https://doi.org/10.1007/s00284-010-9774-3
Supplementary files
