Эволюция фенотипических свойств и молекулярно-генетической организации геномов штаммов Vibrio cholerae O1 биовара Эль Тор, выделенных от больных и из объектов окружающей среды на Кавказе с 1970 по 1998 год

Введение. Формирование высокопатогенных для человека штаммов холерных вибрионов, обладающих устойчивостью к антибиотикам, определяет патогенез, клинику, эпидемиологию и лабораторную диагностику холеры. Необходимо изучение структуры генома холерных вибрионов любых серологических групп, выделяемых при плановом мониторинге объектов окружающей среды или больных ОКИ с целью обнаружения генов токси-генности, присущих эпидемическим штаммам V. ско1втае О1. Цель исследования. Изучение динамики изменений фенотипических свойств и молекулярно генетических основ персистенции, эпидемического и патогенетического потенциала Vibrio cholerae O1 биовара Эль Тор, выделенных от больных и из объектов окружающей среды на Кавказе с 1970 по 1998 год. Материалы и методы. Изучили фенотипические (микробиологический метод) и молекулярно-генетические свойства (с помощью ПЦР) 32 штамма V. cholerae O1, выделенные от больных и из объектов окружающей среды на Кавказе (1970-1998 гг.). Результаты. Показано, что на территориях Кавказа обнаруживались: а) не-токсигенные, типичные по фенотипическим и молекулярно-генетическим свойствам штаммы V. cholerae O1, Эль Тор, ctxAB-, Hly+. Их токсигенный потенциал представлен экзо- и эндотоксинами, отличными от энтеротоксина токсигенного холерного вибриона; б) токсигенные типичные по фенотипическим и молекулярно-генетическим свойствам штаммы V. cholerae O1, Эль Тор, ctxAB^EL+, rtxC+, Hly- в период эпидемических вспышек холеры заносного характера, продуцирующие энтеротоксин СТ-2, содержащие гены, ответственные за персистентный, патогенный и пандемичный потенциал, и в) типичные по основным фенотипическим свойствам, но молекулярно-генетически измененные варианты холерного вибриона биовара Эль Тор - V. cholerae O1, Эль Тор ctxAB^CL+, rtxC+, Hly-. Заключение. Основным проявлением эволюционных изменений типичного токсигенного вибриона биовара Эль Тор явилась замена в его геноме гена ctxB^El на ген ctxB^CL, кодирующий энтеротоксин классического типа (СТ-1), что значительно усилило персистентный, токсический, эпидемический и пандемический потенциал генетически измененных вариантов холерных вибрионов биовара Эль Тор. В геноме данных штаммов присутствует интегративный и коньюгативный элемент SXT с генами полирезистентности к антибиотикам.

фенотипические и молекулярно-гнетические свойства V. cholerae O1 биовара Эль Тор, токсический, эпидемический и пандемический потенциал

1. Mazel D, Dychinco B, Webb VA, et al. A distinctive class of integron in the Vibrio cholerae genome. Science. 1998; 280:605-608.

2. Safa A, Nair GB, Kong RY. Evolution of new variants of Vibrio cholerae O1. Trends Microbiol. 2010; 18(1):46-54. DOI: https://doi.org/10.1016/_j.tim.2009.10.003

3. Halder K, Das B, Nair GB, et al. Molecular evidence favouring step-wise evolution of Mozambique Vibrio cholerae O1 El Tor hybrid strain. Microbiology (Reading). 2010; 156(Pt 1):99-107. DOI: https://doi.org/10.1099/ mic.0.032458-0

4. Weekly epidemiological record. 293 Cholera, 2009. WHO, Geneva. 2010; 85(31):293-308. Available at: https://www.who.int/wer/2010/wer8531.pdf Accessed: 2 Dec 2020

5. Мазрухо А.Б., Москвитина Э.А., Адаменко О.Л. и др. Актуальные вопросы эпидемиологического надзора за холерой в Российской Федерации // Холера и патогенные для человека вибрионы. Матер. совещ. спец-в Роспотребнадзора - Ростов-на-Дону, 2013. Вып. № 26. С. 11-16.

6. Москвитина Э.А., Титова С.В., Адаменко О.Л. и др. Перспективы дальнейшего совершенствования эпидемиологического надзора за холерой в Российской Федерации // Холера и патогенные для человека вибрионы. Матер. совещ. спец-в Роспотребнадзора -Ростов-на-Дону, 2014. Вып. № 27. С. 14-18.

7. Назаретян А.А., Москвитина Э.А. Холера: Эндемичные территории стран мира. 2007-2011 гг. // Холера и патогенные для человека вибрионы. Матер. совещ. спец-в Роспотребнадзора - Ростов-на-Дону, 2013. Вып. № 26. С. 16-21.

8. Онищенко Г.Г., Ломов Ю.М., Москвитина Э.А. и др. Холера в начале века. Прогноз // Журнал микробиологии, эпидемиологии и иммунобиологии. 2005. № 3. С. 43-48

9. Harris JB, LaRocque RC, Qadri F, et al. Cholera. Lancet. 2012; 379(9835):2466-2476. DOI: https://doi. org/10.1016/S0140-6736(12)60436-X

10. Fasano A, Baudry B, Pumplin DW, et al. Vibrio cholerae produces a second enterotoxin, which effects intestinal tight junctions. Proc Natl Acad Sci USA. 1991; 88(12):5242-5246.

11. Raychoudhuri A, Patra T, Ghosh K, et al. Classical ctxB in Vibrio cholerae O1, Kalkata, India. Emerg Infect Dis. 2009; 15(1):131-132. DOI: https://doi.org/10.3201/ eid1501.080543

12. Na-Ubol M, Srimanote P, Chongsa-Nguan M, et al. Hybrid & El Tor variant biotypes of Vibrio cholerae O1 in Thailand. Indian J Med Res. 2011; 133(4):387-394.

13. Савельева И.В., Тюменцева И.С., Афанасьев Е.Н. и др. Оптимизация мониторинга Vibrio cholera O1 в объектах окружающей среды на основе использования магноиммуносорбентов. Холера и патогенные для человека вибрионы сб. ст. проблемной комиссии. Ростов-на-Дону, 2016. № 29. С. 196-198.

14. Смирнова Н.И., Горяев А.А., Кутырев В.В. Эволюция генома возбудителя холеры в современный период // Молекулярная генетика. 2010. № 4. С. 11-19.

15. Waldor MK, Mekalanos JJ. Lysogenic conversion by a filamentous phage encoding cholera toxin. Science. 1996; 272(5270):1910-1914. DOI: https://10.1126/ science.272.5270.1910

16. Ansaruzzaman M, Bhuiyan NA, Nair GB, et al. Cholera in Mozambique, variant of Vibrio cholerae. Emerg Infect Dis. 2004; 10(11):2057-2059. DOI: https://doi. org/10.3201/eid1011.040682

17. Nair GB, Faruque SM, Bhuiyan NA, et al. New variants of Vibrio cholerae O1 biotype El Tor with attributes of the classical biotype from hospitalized patients with acute diarrhea in Bangladesh. J Clin Microbiol. 2002; 40(9): 3296-3299. DOI: https://doi.org/10.1128/jcm.40.9.3296-3299.2002

18. Nair GB, Qadri F, Holmgren J, et al. Cholera due to altered El Tor strains of Vibrio cholerae O1 in Bangladesh. J Clin Microbiol. 2006; 44(11):4211-4213. DOI: https:// doi.org/10.1128/JCM.01304-06

19. Safa A, Bhuiyan NA, Nusrin S, et al. Genetic characteristics of Matlab variants of Vibrio cholerae O1 that are hybrids between classical and El Tor biotypes. J Med Microbiol. 2006; 55(Pt 11):1563-1569. DOI: https://doi.org/10.1099/ jmm.0.46689-0

20. Safa A, Sultana J, Cam PD, et al. Vibrio cholerae O1 hybrid El Tor strains, Asia and Africa. Emerg Infect Dis. 2008; 14(6):987-988. DOI: https://doi.org/10.3201/ eid1406.080129

21. Савельев В.Н., Куличенко А.Н., Савельева И.В. и др. Совершенствование биотипирования Vibrio cholera O1 в связи с глобальным распространением генетически измененных (гибридных) вариантов биовара Эль-Тор. Холера и патогенные для человека вибрионы: сб. ст. проблемной комиссии. Ростов-н/Д. 2016. № 29. С. 150-153

22. Смирнова, Н.И., Заднова С.П., Шашкова А.П. и др. Вариабельность генома измененных вариантов Vibrio cholerae биовара Эль-Тор, изолированных на территории России в современный период // Молекулярная генетика, микробиология и вирусология. 2011. № 3. С. 11-17

23. Ghosh-Banerjee J, Senoh M, Takahashi T, et al. Cholera toxin production by the El Tor variant of Vibrio cholerae O1 compared to prototype El Tor end classical biotypes. J Clin Microbiol. 2010; 48(11):4283-4286. DOI: https:// doi.org/10.1128/JCM.00799-10

24. Смирнова Н.И., Костромитина Е.А., Осин А.В. и др. Вариабельность генома штаммов Vibrio cholerae биовара Эль-Тор // Вестник РАМН. 2005. № 7. С. 19-26

25. Grim CJ, Hasan NA, Taviani E, et al. Genome sequence of hybrid Vibrio cholerae O1 MJ-1236, B-33, and CIRS 101 and comparative genomics with V. cholerae. J Bacteriol. 2010; 192(13):3524-3533. DOI: https://doi. org/10.1128/JB.00040-10