CC BY
56
УДК 616-036.22:616.9(470)
ДИНАМИКА СЕРОТИПОВОГО ПЕЙЗАЖА ШТАММОВ BORDETELLA PERTUSSIS, ЦИРКУЛИРУЮЩИХ В РОССИИ
О.Ю. Борисова1, О.П. Попова1, М.С. Петрова1, Е.Е. Донских2, В.А. Алешкин1,
1ФБУН «Московский научно-исследовательский институт эпидемиологии и микробиологии им. Г.Н. Габричевского»,
2ГБОУ ВПО «Российский национальный исследовательский медицинский университет им. Н.И. Пирогова», г. Москва
Борисова Ольга Юрьевна - e-mail: [email protected]
Оценка серотипового пейзажа используется в качестве скринингового метода при наблюдении за распространением штаммов B. pertussis в системе микробиологического мониторинга циркулирующей популяции возбудителя коклюша. Нами изучены серологические свойства штаммов B. pertussis, выделенных в России в 2000-2012 гг., и проведен анализ изменения серотипового пейзажа штаммов, циркулировавших в 1948-1999 гг. Показано, что в различные периоды эпидемического процесса отмечается неодинаковое соотношение серотипов штаммов B. pertussis. В допрививочный период преимущественное распространение имели штаммы серотипов 1.2.3 и 1.2.0. Смена серотипового пейзажа произошла в середине 1960-х годов и с начала 1970-х годов штаммы серотипа 1.0.3 заняли доминирующее положение, и уже на протяжении 40 лет превалируют в популяции. В последние 10 лет при выделении штаммов B. pertussis серотипа 1.0.3 отмечается преобладание тяжелых и среднетяжелых форм клинического течения коклюша.
Ключевые слова: коклюш, штаммы, Bordetella pertussis, серотип, динамика.
The assessment of serotypes is used as a screening method at supervision over distribution of strains of B. pertussis in system of microbiological monitoring of circulating population of the causative agent of whooping cough. We studied serotypes of strains of B. pertussis isolated in Russia in 2000-2012, and the analysis of change of serotypes of the strains circulating in 1948-1999 is carried out. It is shown that during various periods of epidemic process the unequal ratio of serotypes of strains of B. pertussis is noted. During the dovaccine period strains of serotypes 1.2.3 and 1.2.0 had primary distribution. Change of serotypes in the 1960th and since the beginning of the 1970th years strains of a serotype 1.0.3 occupied a dominant position and for 40 years prevail in population. In the last 10 years at isolated of strains of B. pertussis of serotype
1.0.3 prevalence of heavy and medium-weight forms of clinical whooping cough is noted.
Key words: whooping cough, strains, Bordetella pertussis, serotype, dynamics.
Введение
Метод серотипирования основан на реакции агглютинации поверхностных антигенов микроорганизма со специфическими многофакторными монорецепторными сыворотками (содержащими антитела (АТ) с последующим образованием хлопиевидного или зернистого преципитата). Данный метод дает возможность дифференцировать микроорганизмы внутри одного вида по серовариантам (серотипам), отличающимся особыми антигенными свойствами. Данный метод был использован для выявления антигенных различий между коклюшными штаммами по сочетаниям типовых поверхностных агглютиногенов, что послужило основой для серотипирования штаммов B. pertussis. Серологическое типирование осуществляется с помощью реакции агглютинации со специфическими монорецепторными сыворотками к типовым антигенам и позволяет дифференцировать штаммы B. pertussis на четыре основных серотипа - 1.2.0, 1.2.3, 1.0.0, 1.0.3 [1]. Несмотря на то, что реакция агглютинации обладает целым рядом недостатков, серотипирование в настоящее время используется в качестве скринингового метода при наблюдении за распространением штаммов B. pertussis в системе микробиологического мониторинга циркулирующей популяции возбудителя коклюша [2, 3, 4, 5]. Кроме того,
определение серотипа до сих пор является критерием выбора штаммов при производстве коклюшного компонента АКДС-вакцины, в которую включены три штамма разных серотипов (1.2.3, 1.2.0 и 1.0.3), что отличает ее от зарубежных аналогов.
Цель исследования: многолетний анализ динамики изменения серотипового пейзажа циркулирующих штаммов B. pertussis.
Материалы и методы
В работе изучены серологические свойства 574 штаммов B. pertussis, выделенных от больных коклюшем и полученных из бактериологических лабораторий лечебнопрофилактических организаций и ФБУЗ «Центр гигиены и эпидемиологии» в субъектах Российской Федерации в период 2000-2012 гг., а также штаммы B. pertussis, выделенные от больных коклюшем в прошлые годы (1948-1999 гг.). Культивирование штаммов B. pertussis проводили согласно Инструкции по бактериологическому и серологическому исследованиям при коклюше и паракоклюше (1983 г.). Исследуемый материал засевали на плотную питательную среду КУА (производство ФБУН НИИЭМ им.
Н.Ф. Гамалеи Минздравсоцразвития) и термостатировали в течение 48-72 часов при температуре 36°С. Каждый выделенный штамм оценивали по культурально-
морфологическим, тинкториальным и серологическим свойствам. Изучение серологических свойств выделенных культур B. pertussis проводили путем постановки реакции агглютинации на стекле с использованием многофакторных сывороток к типовым коклюшным агглютиногенам
1.0.0., 1.2.0., 1.0.3., 1.2.3.
Результаты и их обсуждение
Наблюдение за серотиповым пейзажем штаммов B. pertussis проводится в ФБУН МНИИЭМ им. Г.Н. Габричевского Роспотребнадзора на протяжении многих лет и является неотъемлемой составляющей микробиологического мониторинга циркулирующих штаммов возбудителя коклюша [2, 4, 6-14].
Нами изучены серологические свойства штаммов B.pertussis, выделенных в России в 2000-2012 гг., и проведен сравнительный анализ с серотиповым пейзажем штаммов, циркулировавших в 1948-1999 гг. Многолетними исследованиями показано, что в различные периоды эпидемического процесса отмечается неодинаковое соотношение серотипов штаммов B. pertussis (рис. 1).
В допрививочный период преимущественное распространение имели штаммы серотипов 1.2.3 и 1.2.0. К 19601961 гг. доля таких штаммов снизилась до 78,5%, а к 1967 г. до 38,9%. Смена серологического типа циркулирующих штаммов B. pertussis началась еще в середине 1960-х годов. Так, если в 1960-1961 гг. удельный вес штаммов серотипа 1.0.3 составлял 16,0%, то к 1967 г. удельный вес этих штаммов достиг 58,8%. С 1970-х годов штаммы серотипа 1.0.3 заняли доминирующее положение в популяции и уже к 1976-1978 гг. составили 95,4% [4, 8, 14]. Несмотря на то, что уже с начала 1970-х годов для производства
АКДС-вакцины использовали штаммы коклюшного микроба всех трех серотипов, в 1980-1990-е годы штаммы серотипа 1.0.3 продолжали превалировать среди циркулирующих штаммов [7, 11, 13, 14]. В начале 1990-х годов, при сохранении преимущественного распространения штаммов серотипа 1.0.3, отмечались незначительные колебания удельного веса штаммов других серотипов - выявлено нарастание доли штаммов серотипов 1.2.3 и 1.2.0, т. е. серотипов, которые были распространены в допрививочный период и характеризовались высокими вирулентными свойствами [2, 4]. С середины 1990-х годов стало вновь отмечаться постепенное увеличение удельного веса штаммов серотипа 1.0.3 и соответственное уменьшение доли штаммов других серотипов [4, 6, 9]. Изучение серологических свойств штаммов B. pertussis, выделенных в течение последних лет (2000-2012 гг.), показало (рис. 2), что по-прежнему циркулируют штаммы B. pertussis серотипа
1.0.3, удельный вес которых варьирует в пределах 89,089,3%, наряду с сохраняющейся циркуляцией штаммов серотипов 1.2.0 и 1.2.3 (в 9,0-9,5% случаев). Следовательно, в современный период доминирующее положение занимают штаммы B. pertussis серотипа 1.0.3, то есть данный серотип превалирует в популяции возбудителя коклюша уже на протяжении 40 лет. Однако, продолжают циркулировать штаммы серотипов, характерных для допрививоч-ного периода.
Большое количество исследований, проведенных в прошлые годы, показало, что штаммы B. pertussis серотипов
I.2.3 и 1.2.0 были вирулентны и заболевания, вызванные выделением штаммов этих серотипов, протекают тяжелее по сравнению с заболеваниями, связанными со штаммами серотипов 1.0.3 [7, 8, 10, 13, 14]. Анализ серотиповой принадлежности выделенных штаммов B. pertussis и тяжести клинического течения у непривитых детей в возрасте до 6 месяцев (под наблюдением находились 293 ребёнка) показал, что в последние 10 лет такой тенденции не обнаружено. Так, в 1990-е годы при выделении штаммов B. pertussis серотипа 1.0.3 в 18,6+3,6% случаев регистрировали тяжелую, в 69,5+4,2% случаев - среднетяжёлую и в
II,9+2,9% случаев - лёгкую форму клинического течения, в то время как при выделении возбудителя коклюша серотипа 1.2.3 отмечалось более тяжелое клиническое течение коклюша и у 42,3+6,8% детей заболевание протекало в тяжёлой, у 46,1+6,9% детей - в среднетяжёлой и у
11,5+4,4% детей - в лёгкой форме [12]. Исследования, проведённые в 2000-е годы, показали, что при выделении штаммов B. pertussis серотипа 1.0.3 значительно увеличился удельный вес больных с тяжёлыми формами болезни по сравнению с 1990-ми годами, достигая 43,2+5,0% против 18,6+3,6 (p<0,001). Среднетяжёлые формы болезни регистрировали у 50,5+5,1% больных и лёгкие - у 6,3+2,5% больных. Следовательно, начиная с 2000-х годов при выделении штаммов B. pertussis серотипа 1.0.3 отмечается преобладание тяжелых и среднетяжелых форм клинического течения коклюша.
Изучение серотипового пейзажа циркулирующей популяции штаммов B. pertussis проводится в большинстве стран мира уже на протяжении 50 лет. Зарубежными исследователями показано, что в период до введения массовой иммунизации детского населения DPT-вакциной
lMS-ЗОгг. 1960-61ГГ 1967-68ГГ LS>’l-73lT 1976Л8ГГ 19S'-SSrr 1»4-Югг
РИС. 1.
Смена циркулирующего серотипа штаммов B. pertussis.
А. 2000-2005 гг. Б. 2006-2012 гг.
РИС. 2.
Частота выявляемости штаммов B. pertussis различных серотипов.
преимущественное распространение имели штаммы серо-типов 1.2.3 и 1.2.0. Смена серотипового пейзажа происходила постепенно, начиная с конца 1950-х годов, когда частота выявляемости штаммов серотипа 1.0.3 стала увеличиваться, а с конца 1970-х годов штаммы серотипа 1.0.3 заняли доминирующее положение в циркулирующей популяции в некоторых странах мира.
Так, исследования, проведенные в США, показали, что изменение серотипового пейзажа произошло через несколько лет после введения в середине 1940-х годах массовой иммунизации населения. В 1938-1945 гг. в популяции доминировали штаммы серотипов 1.2.3 и 1.2.0 (в 65% случаев), к середине 1950-х годов отмечалось увеличение (до 65%) удельного веса штаммов серотипа 1.0.3 и уменьшение (до 35%) удельного веса штаммов серотипов
1.2.3 и 1.2.0 [15, 16]. Начиная с конца 1960-х годов, в популяции преобладают штаммы серотипа 1.0.3 (до 95% случаев) [16, 17]. Так, в Великобритании 75% штаммов B. pertussis, выделенных в 1941-1944 гг., были штаммами серотипа
1.2.0, Однако, после введения массовой иммунизации в 1953 г., уже к концу 1960-х годов в популяции доминировали штаммы серотипа 1.0.3 (73% случаев в 1966-1968 гг.) [18]. Увеличение удельного веса штаммов серотипа 1.2.0 произошло в период снижения охвата профилактическими прививками, а также на территориях с низким уровнем иммунизации [19]. Но начиная с середины 1970-х годов, в популяции вновь стали преобладать штаммы серотипа
1.0.3,[18, 20]. В Нидерландах массовая иммунизация была введена в 1953 г., и до этого времени в популяции, так же, как и в других странах мира, преобладали в 73% случаев штаммы серотипов 1.2.3 и 1.2.0, а с конца 1960-х и начала 1970-х годов доминируют (в 92% случаев) штаммы серо-типа 1.0.3 [21, 22, 23]. Влияние вакцинации на превалирование штаммов серотипа 1.0.3 показано и на примере Швеции [24]. Так, до 1979 г., когда использовалась для массовой иммунизации цельноклеточная вакцина, 70% циркулирующих штаммов были штаммы серотипа 1.0.3. С 1979 по 1995 год отмечалось значительное сокращение охвата профилактическими прививками, что привело к увеличению (до 64%) удельного веса штаммов серотипа
1.2.0, циркулировавшего в допрививочный период. В 1996 г. для массовой иммунизации введена DTP-вакцина (бес-клеточная), что способствовало уменьшению удельного веса штаммов серотипа 1.2.0 и увеличению доли штаммов серотипа 1.0.3. В Китае в 1950-е годы прошлого столетия в популяции также преобладали штаммы серотипов 1.2.3 и
1.2.0, в 1960-1980-е годы удельный вес штаммов серотипа
1.2.3 снизился до 15% и увеличился удельный вес штаммов серотипа 1.2.0. С конца 1990-х годов в популяции преобладают, как и в большинстве стран мира, штаммы серотипа
1.0.3, однако по-прежнему циркулируют штаммы сероти-
пов допрививочного периода - 1.2.3 и 1.2.0 [25]. Зарубежные исследователи полагают, что смена циркулирующего серотипа штаммов связана с длительной иммунизацией DTP-вакциной, т. е. в допрививочный период распространены штаммы B. pertussis серотипов 1.2.3 и 1.2.0, которые и были введены в состав DTP-вакцин, а в последующие годы, с проведением массовой иммунизации, преимущественное распространение получили штаммы с другой структурой поверхностных агглютиногенов - 1.0.3
[17, 18, 20, 23, 24, 25]. В последнее десятилетие это прослеживается на примере Сенегала [26], где цельноклеточная DTP-вакцина не использовалась до 1987 г. и уровень охвата прививками был очень низкий. Поэтому при изучении штаммов, выделенных в 1991-1995 гг., в 59% случаев по-прежнему доминируют штаммы серотипов 1.2.3 и 1.2.0. Заключение
Мониторинг серотипового пейзажа штаммов B. pertussis, выделенных в России, так же, как и в различных странах мира, показал, что в допрививочный период циркулировали штаммы серотипов 1.2.3 и 1.2.0. Однако введение массовой иммунизации детского населения цельноклеточными вакцинами способствовало смене на серо-тип 1.0.3. [23
ЛИТЕРАТУРА
1. Лабинская А.С. Руководство по медицинской микробиологии. Частная медицинская микробиология и этиологическая диагностика инфекций. М.: Бином, 2010. С. 1152.
Labinskai A.S. Rukovodstvo po medicinskoi mikrobiologii. Chastnai medicinskai microbiologia i etiologicheskai diagnostika infekcii. М.: Binom, 2010. S.1152.
2. Борисова О.Ю., Петрова М.С., Мазурова И.К., Лыткина И.Н., Попова О.П., и др. Особенности коклюшной инфекции в различные периоды эпидемического процесса в Москве. Журнал эпидемиология и вакцинопрофилактика. 2010. № 4. С. 33-39.
Borisova O.Y. Petrova M.S., Mazurova I.K., Litkina I.N., Popova O.P. i dr. Osobennosti koklushnoi infekcii v razlichnii periodi epidemicheskogo processa v Moskve. Zhurnal epidemiologia i vakcinoprofilaktika. 2010. № 4. S. 33-39.
3. Курова Н.Н. Молекулярно-биологическая характеристика B. pertussis, циркулирующих в период подъема заболеваемости, и совершенствование лабораторной диагностики коклюша: автореф. дисс. ... канд. мед. наук, 2003. 20 с.
Kyrova N.N. Molekulyarno-biologicheskai harakteristika B.pertussis, cirkyliryushih v period pod’ema zabolevaemosti i sovershenstvovanie laboratornoi diagnostiki koklusha: avtoref. diss. ... kand. med. nayk, 2003. 20 s.
4. Чистякова Г.Г., Борисова О.Ю., Лыткина И.Н., Мазурова И.К., Комбарова С.Ю. и др. Особенности эпидемического процесса коклюшной инфекции в Москве. Журнал микробиологии, эпидемиологии и иммунологии. 2005. № 5. С. 18-21.
Chistyakova G.G., Borisova O.Y., Litkina I.N., Mazurova I.K., Kombarova S.U. i dr. Osobennosti epidemicheskogo processa koklushnoi infekcii v Moskve. Zhurnal mikrobiologii, epidemiologii i immynologii. 2005. № 5. S. 18-21.
5. Ценева Г.Я., Курова Н.Н. Микробиологическая характеристика возбудителя коклюша и лабораторная диагностика коклюша. Клиническая микробиология и антимикробная химиотерапия. 2003. № 4 (5). C. 329-341.
Ceneva G.Ya., Kyrova N.N. Microbiologicheskai harakteristika vozbuditelya koklusha i laboratornai diagnostika koklusha. Klinicheskai mikrobiologia i antimikrobnai hemioterapia. 2003. № 4 (5). S. 329-341.
6. Герасимова А.Г., Петрова М.С., Тихонова Н.Т. Клиникоэпидемиологическая характеристика современного коклюша. Новости вакци-нопрофилактики: Вакцинация. 2004. № 5. С. 4-5.
Gerasimova A.G., Petrova M.S., Tihonova N.T. Kliniko-epidemiologicheskai harakteristika sovremennogo koklusha. Novosti vakcinoprofilaktiki: Vakcinacia. 2004. № 5. S. 4-5.
7. Ефимова О.Г., Сигаева Л.А., Савинкова В.С., Новикова А.А. Характеристика свойств штаммов возбудителя коклюша, выделенных от больных в 1980-90-е годы в Москве. Актуальные проблемы инфекционной патологии. Часть 1.: Сборн. научн. трудов. 1999. C. 119.
Efimova O.G., Sigaeva L.A., Savinkova V.S., Novilkova A.A. Harakteristika svoistv shtammov vozbyditelya koklusha, videlennih ot bolnih v 1980-90-е godi v Moskve. Aktyalnii problem infekcionnoi patologii. Chast’ 1.: Sbopn. naychn. tpydov. 1999. S. 119.
8. Кондратьева А.М. Характеристика возбудителя коклюша в период массовой специфической профилактики: автор. дисс. ... канд. мед. наук. М., 1977. 161 с.
Kondrat’eva A.M. Harakteristika vozbyditelya koklusha v period massovoi profilaktiki: avtoref. diss. ... kand. med. nayk. M., 1977. 161 s.
9. Мазурова И.К., Борисова О.Ю., Комбарова С.Ю., Захарова Н.С., Алешкин В.А. Молекулярно-генетическая характеристика штаммов В. pertussis, выделенных
в различные периоды эпидемического процесса коклюшной инфекции. Молекулярная генетика, микробиология и вирусология. 2005. № 4. С. 21-25.
Mazurova I.K., Borisova O.Y., Kombarova S.U., Zacharova N.S., Aleshkin V.A. Molekulyarno-geneticheskai harakteristika shtammov B.pertussis, videlennih v razlichnii periodi epidemicheskogo processa koklushnoi infekcii. Molekylyarnaya genetika, mikrobiologia i virysologia. 2005. № 4. S. 21-25.
10. Мерцалова Н.У., Борисова О.Ю., Шинкарев А.С., Брицина М.В., Озерецковская М.Н. и др. Динамика изменений патогенных свойств штаммов Bordetella pertussis. Журнал микробиологии, эпидемиологии и иммунологии. 2009. № 6. С. 7-11.
Mercalova N.Y., Borisova O.Y., Shinkarev A.S., Bricina M.V., Ozereckovskai M.N.i dr. Dinamika izmenenii patogennih svoivstv shtammov Bordetella pertussis. Zhurnal mikrobiologii, epidemiologii i immynologii. 2009. № 6.
S. 7-11.
11. Петрова М.С., Сигаева Л.А., Антонова Н.А. Клиника коклюша на этапах массовой вакцинопрофилактики. Вакцинопрофилактике-200 лет / Сборн. научн. трудов. М. 1997. C. 54-56.
Petrova M.S., Sigaeva L.A., Antonova N.A. Klinika koklusha na etapah massovoi vakcinoprofilaktiki. Vakcinoprofilaktike-200 лет / Sbopn. naychn. tpydov. М. 1997. C. 54-56.
12. Попова О.П., Петрова М.С., Чистякова Г.Г. и др. Клиника коклюша и серологические варианты коклюшного микроба в современных условиях. Эпидемиология и инфекционные болезни. 2005. № 1. С. 44-46.
Popova O.P., Petrova O.P.,nonoBa О.П., Chistyakova G.G. Klinika koklusha i serologicheskie varianti koklushnogo mikroba v sovremennih ysloviyah. Epidemiologia i inkeccionnie bolezni. 2005. № 1. S. 44-46.
13. Сигаева Л.А., Петрова М.С., Шакирова Р.Г. Осуществление эпидемиологического надзора за коклюшем. Эпидемиологический надзор как основа профилактики капельных и кишечных инфекций / Сборн. научн. трудовю. М. 1990. С. 95-102.
Sigaeva L.A., Petrova M.S., Shakirova R.G. Osyshestvlenie epidemiologicheskogo nadzora za koklushem / Sbopn. naychn. tpydov. М. 1990. S. 95-102.
14. Шакирова Р.Г. Патогенные свойства коклюшного микроба в различные периоды вакцинопрофилактики: автореф. дисс. ... канд. мед. наук. М. 1987. 22 с.
Shakirova R.G. Patogenii svoistva koklushnogo mikroba v razlichii periodi vakcinoprofilaktiki: avtoref. diss. ... kand. med. nayk. М. 1987. 22 s.
15. Eldering G., Holwerda J., Davis A., Baker J. Bordetella pertussis serotype in the United States. Applied Microbiology. 1969. Vol. 18. № 4. P. 618-621.
16. Hardwick T.H., Cassiday P., Weyant R.S., Bisgard K.M., Sanden G.N. Changes in predominance and diversity of genomic subtypes of Bordetella pertussis isolated in the United States, 1935 to 1999. J. Emerg. Infect. Dis. 2002. Vol. 8. P. 44-49.
17. Guris D., Strebel P.M., Bardenheier B., Brennan M., Tachdjian R. et al. Changing epidemiology of pertussis in the United States: increasing reported incidence among adolescents and adults, 1990-1996. J. Clin. Infect. Dis. 1999. Vol. 28. P. 1230-1237/
18. Bronne-Shanbury C.J., Miller D., Stanfast A.F.B. The serotypes of Bordetella pertussis isolated in Great Britain between 1941 and 1968 and a comparison with the serotypes observed in other countries over this period J. Hyg. 1976. Vol. 76. P. 265-275.
19. Preston N.W. Prevalent serotypes of Bordetella pertussis in non-vaccinated communities J. Hyg. 1976. Vol. 77. P. 85-91.
20. Litt D.J., Neal S.E. and Fry N.K. Changes in Genetic Diversity of the Bordetella pertussis Population in the United Kingdom between 1920 and 2006 Reflect Vaccination Coverage and Emergence of a Single Dominant Clonal Type J. Clin. Microbiology. 2009. P. 680-688.
21. Granstrom M., Granstrom G. Serological correlates in whooping cough. Vaccine. 1993. Vol. 11. P. 445-448.
22. Cherry J.D., Gonbein J., Heininger U., Stehr K. A search for serologic correlates of immunity to Bordetella pertussis cough illnesses. Vaccine. 1998. Vol. 16. P. 1901-1906.
23. Van Loo I.H.M., Mooi F.R. Changes in the Dutch Bordetella pertussis population in the first 20 years after the introduction of whole-cell vaccines. J. Microbiology. 2002. Vol. 148. P. 2011-2018.
24. Hallander H., Advani A., Donnelly D., Gustafsson L., Calsson R.M. Shifts of Bordetella pertussis variants in Sweden from 1970 to 2003, during three periods marked by different vaccination programs. J. Clin. Microbiology. 2005. Vol. 43. P. 2856-2865.
25. Zhang L., Xu Y., Zhao J., Kallonen T., Cui S. et al. Effect of vaccination on Bordetella pertussis strains, China. Emerg Infect Dis. 2010. Vol. 16 (11). P. 1695-701.
26. Njamkepo E., Cantinelli T., Guigon G., Guiso N. Genomic analysis and comparison of Bordetella pertussis isolates circulating in low and high vaccine coverage areas. Microbes Infect. 2008. Vol. 10 (14-15). P. 1582-1586.
