CC BY
10
DOI: 10.21055/0370-1069-2022-1-137-147
УДК 616.932:615.33
д.А. рыбальченко, Е.Ю. Щелканова, Ю.В. лозовский, А.В. федоров, н.и. смирнова
распространенность разных типов интегративного конъюгативного элемента sxt/r391, кодирующего множественную резистентость к антибиотикам, среди клинических штаммов возбудителя холеры
ФКУЗ «Российский научно-исследовательский противочумный институт «Микроб», Саратов, Российская Федерация
цель работы - изучить распространенность разных типов SXT-элемента с различным составом генов резистентности к антибиотикам среди клинических штаммов возбудителя холеры Эль Тор, изолированных в России, Украине и эндемичных по холере странах Азии и Африки. материалы и методы. Объектами исследования служили 27 штаммов и нуклеотидные последовательности 77 штаммов Vibrio cholerae Эль Тор, представленные в NCBI GenBank. Определение структуры SXT-элемента и его типа проводили с помощью программ Mauve и BLAST v.2.9.0. Выявление филогенетических связей штаммов с разным типом SXT осуществляли с помощью программ Snippy v.4.6.0. и MrBayes v.3.2.7. Определение чувствительности к антибиотикам штаммов проводили в соответствии с МУК 4.2.2495-09. результаты и обсуждение. Среди изученных штаммов из России и Украины выявлено два типа SXT-элемента (ICEVchInd5 и ICE VchBan9), имеющих различный состав генов резистентности к антибиотикам:floR, strAB, sul2, dfrAl иfloR, tetAR, strAB, sul2, dfrAl соответственно. В то же время исследованные штаммы из стран Азии и Африки содержали пять типов SXT: ICEVchInd5, ICE VchBan9, ICEVchBan5, SXTTET, ICEVchInd5AVRIn, - различающихся между собой по размеру и/или составу генов резистентности. Из них три последних не обнаружены в России и Украине. В связи с высоким уровнем геномного разнообразия SXT в популяции холерных вибрионов в эндемичных регионах появляется риск завоза в Россию штаммов возбудителя холеры с измененной устойчивостью к антибиотикам. На основе SNP-анализа дана оценка филогенетических связей 76 штаммов с разным типом SXT и различными аллелями гена ctxB, кодирующего B-субъединицу холерного токсина. Показана тесная филогенетическая связь между штаммами с одинаковым типом SXT, изолированными в России и странах Азии, что подтверждает завоз возбудителя холеры с множественной резистентностью к антибиотикам из этого региона и необходимость постоянного мониторинга чувствительности холерных вибрионов к антимикробным препаратам.
Ключевые слова: возбудитель холеры, SXT-элемент, гены резистентность к антибиотикам, SNP-анализ, филогенетические связи.
Корреспондирующий автор: Смирнова Нина Ивановна, e-mail: rusrapi@microbe.ru.
Для цитирования: Рыбальченко Д.А., Щелканова Е.Ю., Лозовский Ю.В., Федоров А.В., Смирнова Н.И. Распространенность разных типов интегративного конъюгативного элемента SXT/R391, кодирующего множественную резистентость к антибиотикам, среди клинических штаммов возбудителя холеры. Проблемы особо опасных инфекций. 2022; 1:137-147. DOI: 10.21055/0370-1069-2022-1-137-147
Поступила 04.08.2021. Отправлена на доработку 24.11.2021. Принята к публ. 13.12.2021.
D.A. Rybal'chenko, E.Yu. Shchelkanova, Yu.V. Lozovsky, A.V. Fedorov, N.I. Smirnova
Prevalence of Different Types of Integrative Conjugative Element SXT/R391 Encoding Multiple Antibiotic Resistance Among Clinical strains of Cholera Agent
Russian Research Anti-Plague Institute "Microbe", Saratov, Russian Federation
Abstract. The aim of the work was to study the prevalence of different types of SXT element with different composition of antibiotic resistance genes among clinical strains of the El Tor cholera pathogen isolated in Russia, Ukraine and cholera-endemic countries in Asia and Africa. Materials and methods. The subject of the study was 27 strains and nucleotide sequences of 77 strains of Vibrio cholerae El Tor available from the NCBI GenBank. The structure of the SXT element and its type were determined using the Mauve and BLAST v.2.9.0 programs. Phylogenetic relations of strains with different types of SXT were identified using Snippy v.4.6.0 and MrBayes v.3.2.7 software. Assessment of strain sensitivity to antibiotics was carried out in accordance with Methodological Regulations 4.2.2495-09. Results and discussion. Two types of SXT element (ICEVchInd5 and ICEVchBan9) have been identified among the studied strains from Russia and Ukraine, which have different composition of antibiotic resistance genes: floR, strAB, sul2, dfrAl and floR, tetAR, strAB, sul2, dfrAl, respectively. At the same time, the studied strains from Asia and Africa contain five types of SXT: ICEVchInd5, ICEVchBan9, ICEVchBan5, SXTTET, ICEVchInd5AVRIII, which differ in size and/or composition of resistance genes. Of these, the last three have not been found in Russia and Ukraine. Due to the high level of genomic diversity of SXT in the population of V. cholerae in endemic regions, there is a risk of importation of cholera pathogen strains with altered resistance to antibiotics into Russia. Phylogenetic relations of 76 strains with different SXT types and different alleles of the ctxB gene encoding the B subunit of cholera toxin have been assessed based on SNP analysis. A close phylogenetic relation between strains with the same type of SXT isolated in Russia and Asian countries has been demonstrated, which confirms the importation of the causative agent of cholera with multiple resistance to antibiotics from this region and the need for constant monitoring of the sensitivity of V. cholerae to antimicrobial drugs.
Key words: cholera pathogen, SXT element, antibiotic resistance genes, SNP analysis, phylogenetic relations.
Conflict of interest: The authors declare no conflict of interest.
Corresponding author: Nina I. Smirnova, e-mail: rusrapi@microbe.ru.
Citation: Rybal'chenko D.A., Shchelkanova E.Yu., Lozovsky Yu.V., Fedorov A.V., Smirnova N.I. Prevalence of Different Types of Integrative Conjugative Element SXT/R391 Encoding Multiple Antibiotic Resistance Among Clinical Strains of Cholera Agent. Problemy Osobo Opasnykh Infektsii [Problems of Particularly Dangerous Infections]. 2022; 1:137-147. (In Russian). DOI: 10.21055/0370-1069-2022-1-137-147 Received 04.08.2021. Revised 24.11.2021. Accepted 13.12.2021.
Rybal'chenko D.A., ORCID: https://orcid.org/0000-0002-3117-8229 Shchelkanova E.Yu., ORCID: https://orcid.org/0000-0003-0672-8820 Lozovsky Yu.V., ORCID: https://orcid.org/0000-0003-4382-7254
Возникновение и изменение устойчивости патогенных бактерий к лекарственным препаратам является одной из фундаментальных угроз здоровью человека в современный период. Особую тревогу вызывает быстрое распространение в мире возбудителей особо опасных инфекций с множественной резистентностью к антибиотикам. одним из таких возбудителей является Vibrio cholerae серогруппы О1 биовара Эль Тор, вызвавший последнюю, седьмую, пандемию холеры, начавшуюся в 1961 г. и продолжающуюся до сих пор [1, 2]. Глобальное распространение холеры из Бенгальского залива в другие страны мира происходило тремя независимыми, но перекрывающимися волнами [3]. При лечении холеры, вызывающей тяжелую острую диарею, помимо регидратационных растворов, применяют различные антибиотики (тетрациклины, хлорамфеникол, триметоприм, фторхинолоны и др.), использование которых сокращает длительность периода диареи, а также время выделения возбудителя больным [4]. В первые годы внедрения антибактериальных препаратов в практику устойчивость к ним возбудителя холеры была редким явлением. Ключевой причиной развития резистентности стало чрезмерно широкое и неправильное использование антибиотиков при лечении и профилактике этой инфекции. Следствием такой устойчивости является более продолжительная госпитализация, рост медицинских расходов и смертности.
Изучение механизмов возникновения и распространения бактериальных генов резистентности у холерных вибрионов показало исключительно важную роль в этом процессе интегративного конъю-гативного элемента (или ICE, integrative conjugating element) SXT, относящегося к семейству SXT/R391. Впервые этот мобильный элемент обнаружили в штамме V. cholerae M010 серогруппы О139, выделенном в Индии в 1992 г. [5]. Однако впоследствии SXT был приобретен многими штаммами V. cholerae серогруппы 01 биовара Эль Тор через горизонтальный перенос. Установлено, что SXT (99,5 т.п.н.), внедренный в 5'-конец хромосомного генаpfrC [6] и расположенный между геномными островами VPI-2 (островом патогенности 2) и VSP-I (островом панде-мичности I) [7, 8], имеет мозаичную структуру. В его состав входят консервативные последовательности (52 гена), кодирующие его внедрение в хромосому, вырезание и конъюгативный перенос, а также четыре вариабельных региона (VRI-IV, variable regions I-IV), включенные в межгенное пространство в пять сайтов, названных горячими точками интеграции (HSs, hot spots) [9, 10]. Среди последних безусловный
Fedorov А.У, ORCID: https://orcid.org/0000-0001-7190-4427
Smimova N.1., ORCID: https://orcid.org/0000-0002-7115-6286
интерес представляет УШИ, содержащий отдельный блок генов floR, strAB, sul2 и dfrA1, кодирующих устойчивость к хлорамфениколу, стрептомицину, сульфаметоксазолу и триметоприму соответственно. Большинство встроенных в SXT генов резистентности (floR, strAB и sul2) находятся в участке размером 23 т.п.н., включенном в ген гитВ. Этот участок, окруженный генами транспозаз, представляет собой сложную транспозоноподобную структуру, что означает возможность ее участия в появлении разных вариантов SXT в результате индуцированных геномных перестроек [9]. В то же время ген dfrA1 отделен от данной области последовательностью ДНК размером около 70 т.п.н. (рис. 1, а).
Сравнительно недавно стало известно, что SXT-элемент нестабилен и его структура быстро меняется в ходе эволюции возбудителя. в настоящее время известно более 30 его типов [11], среди которых наиболее распространены ICEVchInd5/ICEVchBan5, ICEVchMoz10, 1СЕ^Вап9, 1СЕ^Вап11 и ICEVchInd9 [10], обозначенные согласно универсальной номенклатуре [12]. Основное различие между типами SXT выражалось в разном наборе генов резистентности к антибиотикам. Последствие большой пластичности генома SXT - изменение резистентности возбудителя холеры к лекарственным препаратам, что могло приводить к снижению качества лечения и росту смертности. в связи с очевидной значимостью для медицины устойчивости к различным лекарственным препаратам возбудителя холеры решением этой проблемы занимались многие зарубежные и отечественные исследователи [13-16]. Однако ряд вопросов о частоте распространенности на территории России штаммов с разным типом SXT и различным набором генов резистентности, о циркуляции в эндемичных очагах холеры вибрионов с измененным спектром устойчивости к лекарственным препаратам и возможности их завоза в россию нуждаются в дополнительных исследованиях. Цель работы - изучить распространенность разных типов SXT-элемента с различным составом генов резистентности к антибиотикам среди клинических штаммов возбудителя холеры Эль Тор, изолированных в России, Украине и эндемичных по холере странах Азии и Африки.
Материалы и методы
Объектами исследования являлись 27 штаммов V. сЫ1егае 01 биовара Эль Тор, выделенных на территории России и Украины, полученных из Государственной коллекции патогенных бактерий
Рис. 1. Схема структурной организации интегративного конъюгативного SXT-элемента исследуемых штаммов V cholerae 01 биовара Эль Тор:
а - ICEVchInd5; b - ICEVchBan9; c - SXTTET; d - ICEVchInd5AVEI
Fig. 1. Scheme of the structural organization ofthe integrative conjugative SXT element in the studied strains of V. cholerae O1 biovar El Tor:
а - ICEVchInd5; b - ICEVchBan9; c - SXTTET; d - ICEVchInd5AVEI
РосНИПЧИ «Микроб» (табл. 1). Бактерии культивировали в среде LB при 37 °C (pH 7,2). Оценку их чувствительности к антибиотикам осуществляли методом реплик 18 часовых агаровых культур на плотную среду с хлорамфениколом (30 мкг), тетрациклином (10 мкг), стрептомицином (25 мкг), триметопримом (25 мкг) и сульфаметоксазолом (200 мкг). Посевная доза взвесей агаровых культур составляла 108 м.к. по отраслевому стандарту мутности ОСО-42-25-59-86П. Интерпретацию результатов проводили в соответствии с МУК 4.2.2495-09 «Определение чувствительности возбудителей опасных бактериальных инфекций (чума, сибирская язва, холера, туляремия, бруцеллез, сап, мелиоидоз) к антибактериальным препаратам».
Для биоинформационного анализа использованы секвенированные нуклеотидные последовательности полных геномов 77 штаммов V. cholerae O1 биовара Эль Тор, выделенных на территории России и Украины (табл. 1), а также в эндемичных по холере странах Азии и Африки (табл. 2). Из них ну-клеотидные последовательности 27 штаммов из России и Украины секвенированы нами ранее, другие - взяты из баз данных NCBI GenBank и European Nucleotide Archive. Наличие SXT и его тип определяли путем сопоставления полногеномных последовательностей исследуемых штаммов с таковыми штаммов 7452 (ICEVchInd5), 1811/98 (ICEVchBan5), MJ-1236 (ICEVchBan9), B33 (ICEVchMoz10), 4585 (ICEVchInd6) и 4672 (ICE ICEVchBan11), взятых в качестве референсных [10]. Для выравнивания последовательностей использовали программы Mauve и BLAST v.2.9.0 с алгоритмом blastn.
Для проведения филогенетического анализа геномов 76 штаммов (сборка в виде контигов) они были картированы на референсную последовательность генома штамма N16961, после чего построе-
на матрица коровых SNP с помощью программы Snippy v.4.6.0. Байесовский MCMC-анализ с построением филогенетического дерева проводился с помощью программы MrBayes v.3.2.7 с использованием модели General Time Reversible (GTR). Для визуализации дендрограммы использовали программу FigTree v1.4.4.
Результаты и обсуждение
для выявления интегративного конъюгативно-го элемента SXT и анализа его структуры на первом этапе работы проведен биоинформационный анализ секвенированного полного генома 29 штаммов, изолированных на территории России и Украины в разные периоды текущей пандемии (1961-2014 гг.). Оказалось, что пять штаммов (М818, М888, М1062, М893 и М1011), занесенных в Россию из эндемичных очагов в 1970-1972 гг. во время первой волны пандемии, были лишены SXT и, следовательно, не имели генов резистентности к антибиотикам, входящих в его состав (табл. 1).
Однако начиная с 1993 г. в составе хромосомы всех изученных штаммов обнаружено присутствие SXT-элемента. Для определения типа этого мобильного элемента во взятых штаммах сравнили нуклеотидную последовательность их SXT с таковой разных типов SXT, присутствующих в штаммах 7452 (ICEVchInd5), 1811/98 (ICEVchBan5), MJ-1236 (ICEVchBan9), B33 (ICEVchMoz10), 4585 (ICEVchInd6) и 4672 (ICE ICEVchBan11), взятых в качестве референсных [10]. В результате показали, что по размеру и структуре SXT исследованные штаммы следует разделить на две группы. Первую образовали девять штаммов, выделенных во время эпидемических вспышек холеры или при регистрации отдельных случаев инфекции в Дагестане
Таблица 1 / Table 1
резистентность к антибиотикам штаммов V. cholerae о1 биовара Эль Тор с SXT/R391 элементом, выделенных в россии и Украине Antibiotic resistance of V. cholerae O1 El Tor strains with SXT/R391 element, isolated in Russia and Ukraine
№ No. Штамм Strain Место и год выделения Site and year of isolation Аллель гена ctxB ctxB gene allele Тип SXT SXT type Размер SXT (п.н.) Size of SXT (bp) Профиль генов резистентности Drug resistance gene profile Резистентность Resistance
1 M818 РФ, Саратов, 1970 RF, Saratov, 1970 ctxB3 Отсутствует Absent - - CmS TetS SmS, TpS/SuS
2-4 M888, M1062, M893 РФ, Астрахань, 1970 RF, Astrakhan, 1970 ctxB3 Отсутствует Absent - - CmS, TetS, SmS, TpS/SuS
5 M1011 Башкортостан, Уфа, 1972 Bashkortostan, Ufa, 1972 ctxB3 Отсутствует Absent - - CmS, TetS, SmS, TpS/SuS
6 M1275 РФ, Дагестан, 1993 RF, Dagestan, 1993 ctxBl ICEVchBan9 106124 floR, tetAR, strAB, sul2, dfrAl CmR, TetR, SmR, TpR/SuR
7 M1270 РФ, Набережные Челны, 1993 RF, Naberezhnye Chelny, 1993 ctxBl ICEVchBan9 106124 floR, tetAR, strBA, sul2, dfrAl CmR SmR,TetR, TpR/SuR
8 M1293 РФ, Дагестан, 1994 RF, Dagestan, 1994 ctxBl ICEVchBan9 106124 floR, tetAR, strAB, sul2, dfrAl CmR, TetR, SmR, TpR/SuR
9 I-1181* РФ, Барнаул, 1994 RF, Barnaul, 1994 ctxBl ICEVchBan9 106124 floR, tetAR, strAB, sul2, dfrAl CmR, TetR, SmR, TpR/SuR
10 28 Украина, Кривой Рог, 1994 Ukraine, Krivoy Rog, 1994 ctxBl ICEVchBan9 106124 floR, tetAR, strAB, sul2, dfrAl CmR, TetR, SmR, TpR/SuR
11 155 Украина, Мариуполь, 1994 Ukraine, Mariupol, 1994 ctxBl ICEVchBan9 106124 floR, tetAR, strAB, sul2, dfrAl CmR, TetR, SmR, TpR/SuR
12 20-а/11 Украина, Николаевская обл., 1995 Ukraine, Nikolaev Region, 1995 ctxBl ICEVchBan9 106124 floR, tetAR, strAB, sul2, dfrAl CmR, TetR, SmR, TpR/SuR
13 I-1263* РФ, Иркутск, 1997 RF, Irkutsk, 1997 ctxBl ICEVchInd5 97847 floR, strAB, sul2, dfrAl CmR, TetR, SmR, TpR/SuR
14 P17644 РФ, Ачинск, 1997 RF, Achinsk, 1997 ctxBl ICEVchInd5 97847 floR, strAB, sul2, dfrAl CmR, SmR, TpR/SuR
15 M1327 РФ, Дагестан, 1998 RF, Dagestan, 1998 ctxBl ICEVchBan9 106124 floR, tetAR, strAB, sul2, dfrAl CmR, TetR, SmR, TpR/SuR
16 M1344 РФ, Казань, 2001 RF, Kazan, 2001 ctxBl ICEVchInd5 97847 floR, strAB, sul2, dfrAl CmR, TetR, SmR, TpR/SuR
17 M1429 РФ, Башкирия, 2004 RF, Bashkortostan, 2004 ctxBl ICEVchInd5 97847 floR, strAB, sul2, dfrAl CmR, SmR, TpR/SuR
18 M1430 РФ, Тверь, 2005 RF, Tver, 2005 ctxBl ICEVchInd5 97847 floR, strAB, sul2, dfrAl CmR, SmR, TpR/SuR
19 P18899 РФ, Мурманск, 2006 RF, Murmansk, 2006 ctxBl ICEVchInd5 97847 floR, strAB, sul2, dfrAl CmR, SmR, TpR/SuR
20-21 L-4150, L3226 РФ, Москва, 2010 RF, Moscow, 2010 ctxB7 ICEVchInd5 97847 floR, strAB, sul2, dfrAl CmR, SmR, TpR/SuR
22 89 Украина, Ялта, 2010 Ukraine, Yalta, 2010 ctxBl ICEVchBan9 106124 floR, tetAR, strAB, sul2, dfrAl, CmR, SmR, TpR/SuR
23-26 76, 153, 39, 186 Украина, Мариуполь, 2011 Ukraine, Mariupol, 2011 ctxB7 ICEVchInd5 97847 floR, strAB, sul2, dfrAl CmR, SmR, TpR/SuR
27 M1509 РФ, Москва, 2012 RF, Moscow, 2012 ctxB7 ICEVchInd5 97847 floR, strAB, sul2, dfrAl CmR, SmR, Su/TpR
28 P19613 (81) РФ, Ростов-на-Дону, 2014 RF, Rostov-on-Don, 2014 ctxBl ICEVchInd5 97847 floR, strAB, sul2, dfrAl CmR, SmR, TpR/SuR
29 3265/80 РФ, Москва, 2014 RF, Moscow, 2014 ctxB7 ICEVchInd5 97847 floR, strAB, sul2, dfrAl CmR, SmR, TpR/SuR
Примечание: * - нуклеотидные последовательности взяты из NCBI GenBank; резистентность к антибиотикам указана согласно данным [16]; floR, tetAR, strAB, sul2, dfrAl - гены, кодирующие резистентность к хлорамфениколу, тетрациклину, стрептомицину, сульфаметоксазолу, триметоприму соответственно; CmR, TetR, SmR, TpR/SuR - резистентность к хлорамфениколу, тетрациклину, стрептомицину, триметоприму, сульфаметоксазолу соответственно; В, , - цветом обозначены штаммы, не имеющие SXT и содержащие ICEVchBan9 и ICEVchInd5 соответственно.
Note: * - Nucleotide sequences are taken from NCBI GenBank; resistance to antibiotics is indicated according to [16];floR, tetAR, strAB, sul2, dfrAl -genes encoding resistance to chloramphenicol, tetracycline, streptomycin, sulfamethoxazole,trimethoprim, respectively; CmR, TetR, SmR, TpR/SuR - resistance to chloramphenicol, tetracycline, streptomycin, trimethoprim, sulfamethoxazole, respectively; В, , - color indicates the strains without SXT and containing ICEVchBan9 and ICEVchInd5, respectively.
(1993-1994 гг.), Татарстане (1993 г.), Украине (19931994 гг.), Алтайском и Красноярском крае (1994, 1997 гг.), а также при мониторинге внешней среды (Украина, 2010 г.). Указанные штаммы были занесены на эти территории из разных стран Азии в период второй волны пандемии [17-19]. В их хромосоме присутствовал SXT размером 106124 п.н., относящийся к одному и тому же типу - ICEVchBan9 [10]. Характерная его особенность - наличие в VRIII не только генов floR, strAB, sul2, но и генов tetAR, кодирующих резистентность к тетрациклину, а также dfrA1 (табл. 1; рис. 1, b). Большинство же штаммов (15 изолятов) вошли во вторую группу. В их хромосоме обнаружен другой тип SXT - ICEVchInd5, несущий в своем составе четыре гена устойчивости к антибиотикам (floR, strAB, sul2 и dfrA1) и отличающийся от ICEVchBan9 как меньшим размером (97847 п.н.), так и отсутствием генов tetAR (табл. 1; рис. 1, а). При этом значительное их число (13 из 15 изолятов, или 86,7 %) изолировали во время третьей волны пандемии (табл. 1; рис. 2, а). таким образом, среди 24 исследуемых штаммов V. cholerae Эль Тор, имеющих SXT-элемент и вызывавших эпидемические осложнения по холере в России и Украине на протяжении 21 года (с 1993 по 2014 год), выявлено два разных его типа - ICEVchBan9 и ICEVchInd5. Следствие этого события - различный профиль устойчивости штаммов к антибиотикам. полученные данные полностью согласуются с результатами A.S. Gladkikh et al. [16], изучивших штаммы из Сибири и Дальнего Востока.
Определена чувствительность 27 штаммов холерного вибриона Эль Тор к пяти антибиотикам: хло-рамфениколу, тетрациклину, стрептомицину, сульфа-метоксазолу и триметоприму. При ее оценке выявили три различные группы. В первую вошли штаммы (пять изолятов), выделенные в 1970-1972 гг., которые, как и ожидалось, были чувствительны к ним вследствие отсутствия у них SXT (табл. 1). Вторая группа представлена девятью штаммами, изолированными в более поздний период (1993-1998 гг. и 2010 г.), в хромосоме которых появился SXT типа ICEVchBan9. Эти штаммы были устойчивы к хлор-амфениколу (CmR), тетрациклину (TcR), стрепто-
Рис. 2. Распространенность изучаемых штаммов V cholerae 01 биовара Эль тор с разными типами интегративного конъюгатив-ного SXT-элемента в России и Украине (а) и на эндемичных по холере территориях Азии и Африки (b)
Fig. 2. Prevalence of the studied V. cholerae O1 El Tor strains with different types of integrative conjugative SXT-element in Russia and Ukraine (a) and in cholera-endemic territories of Asia and Africa (b)
мицину и триметоприм/сульфаметоксазолу
^и/Трг) (табл. 1). Штаммы из третьей группы, состоящей из 15 изолятов (2001-2014 гг.) с ICEVcЫnd5, в отличие от второй, были резистентны лишь к четырем антибиотикам: хлорамфениколу (Ста), стрептомицину и триметоприм/сульфаметоксазолу ^и/Трг) (табл. 1). Таким образом, изученные штаммы холерного вибриона, изолированные с 1993 по 2014 год, имели разный профиль множественной резистентности к антибиотикам.
Поскольку эпидемические проявления холеры продолжаются в эндемичных странах Азии и Африки с сохранением риска завоза инфекции на территорию России [2], представляло интерес изучение распространенности SXT-элемента среди 48 клинических штаммов V. cholerae Эль Тор, выделенных в этих регионах в последние два десятилетия. В результате установили, что независимо от места выделения все проверенные штаммы, выделенные от больных в начальный период пандемии (1961-1986 гг.), были лишены SXT-элемента (табл. 2). Этот мобильный элемент появился в хромосоме штаммов, изолированных лишь во время 2-й и 3-й волн пандемии, что полностью согласуется с результатами других исследователей.
Далее для выяснения типа SXT и состава его генов резистентности провели сравнительный биоинформационный анализ нуклеотидной последовательности этого мобильного элемента 45 изолятов, выделенных во время 2-й (MJ-1236, Бангладеш, 1994 г.) и 3-й (44 штамма, 1994-2018 гг.) волн пандемии. в результате установили, что эти штаммы, в отличие от изолятов из России и Украины, несли пять разных типов SXT: 1СЕ^Вап9, ICEVchШ5, 1СЕ^Вап5, SXTTET, ICEVcЫnd5ДVRШ, - различающихся между собой набором генов резистентности к антибиотикам и/или размером. Штамм MJ-1236 (1994 г.) содержал ICEVchBan9 размером 106124 п.н. с генами floR, tetAR, strAB, sul2 и dfrA1, как и штаммы из России и Украины, изолированные в тот же период пандемии (1993-1998 гг.) (табл. 2; рис. 1, б). Одним из наиболее распространенных оказался 1СЕ^Ы^5 (97847 п.н.), обнаруженный у 12 штаммов (или 26,7 % от числа изученных) из Индии и Бангладеш, который также имели большинство проверенных штаммов, изолированных в России и Украине. Состав генов резистентности был также одинаков: floR, strAB, sul2 и dfrA (табл. 2; рис. 1, а; 2, б). Отсутствие различий между типами SXT у сравниваемых изолятов из эндемичных и неэндемичных по холере регионов может служить указанием на занос возбудителя холеры на территорию России и Украины в основном из стран Юго-Восточной Азии, что подтверждено результатами эпидемиологических расследований [18, 19].
Что касается трех других типов SXT-элемента (1СЕ^Вап5, SXTTET, ICEVchInd5ДVRШ), то они были найдены только среди штаммов из Азии и Африки. При этом 1СЕ^^Вап5, имеющий тот же набор генов резистентности, что и ICEVchInd5, но
Таблица 2 / Table 2
резистентность к антибиотикам штаммов V. cholerae O1 биовара Эль Тор с разными типами SXT/R391 элемента,
изолированных в эндемичных по холере странах
Antibiotic resistance in strains of V. cholerae O1 biovar El Tor with different types of SXT/R391 element, isolated in cholera endemic countries
№ No. Штамм Strain Место и год выделения Site and year of isolation Аллель гена ctxB ctxB gene allele Тип SXT SXT type Размер SXT (п.н.) Size of SXT (bp) профиль генов резистентности Drug resistance gene profile
1 2 3 4 5 6 7
1 CRC711 Индия, 1962 India, 1962 ctxB3 Отсутствует Absent - -
2 6/67 Индия, 1967 India, 1967 ctxB3 Отсутствует Absent -
3 N16961 Бангладеш, 1975 Bangladesh, 1975 ctxB3 Отсутствует Absent - -
4 MJ-1236 Бангладеш, 1994 Bangladesh, 1994 ctxBl ICEVchBan9 106124 floR, tetAR, strAB, sul2, dfrAl
5 IDH-0574 Индия, 2008 India, 2008 ctxBl SXTTET 92592 tetAR, strAB, sul2, dfrAl
6 IND031 Индия, 2009 India, 2009 ctxB7 ICEVchInd5 97847 floR, strAB, sul2, dfrAl
7-8 IDH-1986 IDH-2501 Индия, 2009 India, 2009 ctxBl SXTTET 92592 tetAR, strAB, sul2, dfrAl
9 BGD101 Бангладеш, 2009 Bangladesh, 2009 ctxBl SXTTET 92592 tetAR, strAB, sul2, dfrAl
10 IDH-2222 Индия, 2010 India, 2010 ctxBl SXTTET 92592 tetAR, strAB, sul2, dfrAl
11 BGD043 Бангладеш, 2010 Bangladesh, 2010 ctxB7 ICEVchInd5 97847 floR, strAB, sul2, dfrAl
12-13 BGD117 NHCM-053 Бангладеш, 2011 Bangladesh, 2011 ctxBl SXTTET 92592 tetAR, strAB, sul2, dfrAl
14 BGD060 Бангладеш, 2012 Bangladesh, 2012 ctxB7 ICEVchInd5 97847 floR, strAB, sul2, dfrAl
15 BGD120 Бангладеш, 2012 Bangladesh, 2012 ctxBl SXTTET 92592 tetAR, strAB, sul2, dfrAl
16 IND071 Индия, 2013 India, 2013 ctxB7 ICEVchInd5 97847 floR, strAB, sul2, dfrAl
17 BGD070 Бангладеш, 2013 Bangladesh, 2013 ctxBl SXTTET 97847 tetAR, strAB, sul2, dfrAl
18-19 IND082, IND085 Индия, 2014 India, 2014 ctxB7 ICEVchInd5 97847 floR, strAB, sul2, dfrAl
20-21 BGD089, BGD095 Бангладеш, 2014 Bangladesh, 2014 ctxBl SXTTET 92592 tetAR, strAB, sul2, dfrAl
22 IND203 Индия, 2015 India, 2015 ctxB7 ICEVchInd5 97847 floR, strAB, sul2, dfrAl
23 BGD128 Бангладеш, 2015 Bangladesh, 2015 ctxBl SXTTET 92592 tetAR, strAB, sul2, dfrAl
24 Tanz 14 Танзания, 2015 Tanzania, 2015 ctxB7 ICEVchInd5AVRin 88264 dfrAlAstrAB, sul2, floR
25 UG026 Уганда, 2015 Uganda, 2015 ctxB7 ICEVchInd5AVRin 88264 dfrAlAstrAB, sul2, floR
26-28 4621STDY6714750, 4621STDY6714758, 4621STDY6714749 Кения, 2015 Kenya, 2015 ctxB7 ICEVchInd5AVRin 88264 dfrAlAstrAB, sul2, floR
29-30 IND234, IND231 Индия, 2016 India, 2016 ctxB7 ICEVchInd5 97847 floR, strAB, sul2, dfrAl
31 BGD140 Бангладеш, 2016 Bangladesh, 2016 ctxBl SXTTET 92592 tetAR, strAB, sul2, dfrAl
32 BGD137 Бангладеш, 2016 Bangladesh, 2016 ctxB7 ICEVchInd5 97847 floR, strAB, sul2, dfrAl
33-34 UG020, UG010 Уганда, 2016 Uganda, 2016 ctxB7 ICEVchInd5AVRin 88264 dfrAlAstrAB, sul2, floR
Окончание табл. 2 /Ending of table 2
1 2 3 4 5 6 7
35 4621STDY6714780 Кения, 2016 Kenya, 2016 ctxB7 ICEVchInd5AVRIH 88264 dfrAlAstrAB, sul2, floR
36-37 CNRVC170168, CNRVC170175 Йемен, 2016 Yemen, 2016 ctxB7 ICEVchInd5AVREI 88264 dfrAlAstrAB, sul2, floR
38-40 NALMLE36, NALMLE34, NALMLE37, Бангладеш, 2017 Bangladesh, 2017 ctxBl SXTTET 92592 tetAR, strAB, sul2, dfrAl
41-42 THSTI_56695, THSTI_56712 Индия, 2017 India, 2017 ctxB7 ICEVchInd5 97847 floR, strAB, sul2, dfrAl
43-45 CNRVC170179, CNRVC170208, CNRVC170197 Йемен, 2017 Yemen, 2017 ctxB7 ICE VchInd5AVRin 88264 dfrAlAstrAB, sul2, floR
46-48 NALMLE03, NALMLE31, NALMLE07 Бангладеш, 2018 Bangladesh, 2018 ctxB7 ICEVchBan5 102131 floR, strAB, sul2, dfrAl
Примечание: floR, (в(АЯ, я(гАБ, $и12.^гА1 - гены, кодирующие резистентность к хлорамфениколу, тетрациклину, стрептомицину, сульфа-метоксазолу, триметоприму соответственно; I , , , , , - цветом обозначены штаммы, не имеющие SXT и содержащие ЮЕ^сйВап9, SXTTET, КЕУсИШ5, ЮEVcMnd5ДVRШ и ЮЕИсйВап5 соответственно.
Note: floR, tetAR, strAB, sul2, dfrAl are the genes encoding resistance to chloramphenicol, tetracycline, streptomycin, sulfamethoxazole, trimethoprim, respectively; ■ , ■ , , ■ , , - strains that do not have SXT and contain ICEVchBan9, SXTTET, ICEVchInd5, ICEVchInd5AVRffl, and ICEVchBan5, are colored respectively.
отличающийся от последнего большим размером (102131 п.н. по сравнению с 97847 п.н.), из изученных изолятов был в хромосоме лишь штаммов из Бангладеш, выделенных в 2018 г. (табл. 2). Особый интерес, на наш взгляд, представляет SXTTET, геном которого был изучен ранее [13, 19]. О появлении в ряде стран Азии единичных штаммов, утративших устойчивость к хлорамфениколу, но получивших резистентность к тетрациклину, стало известно с 1998-2000 гг. Однако с 2007 г. в Индии такие изоля-ты составляли более 76 % от числа изученных штаммов [19]. Резкое увеличение штаммов с SXTTET наблюдали и в ряде стран Африки, что было связано с интенсивным использованием тетрациклина (докси-циклина) для лечения и профилактики холеры [20]. Среди изученных изолятов SXTTET присутствовал в хромосоме 16 штаммов, выделенных от больных в Индии (2008-2010 гг.) и Бангладеш (2009-2017 гг.) (табл. 2). В составе SXTTET размером 92592 п.н. были гены tetAR, strAB, sul2 и dfrAl (табл. 2; рис. 1, c; 2, b). Однако, в отличие от других широко распространенных типов SXT (ICEVchInd5, ICEVchBan5, ICEVchBan9), в его геноме отсутствовал ген floR [10, 19]. Следует также отметить тот факт, что появление изолятов с SXTTET в эндемичных по холере регионах сопровождалось вытеснением ими штаммов с геном floR [19, 20].
Вариабельность генома SXT проявилась также в возникновении делеции в его VRIII, затронувшей гены резистентности. Среди изученных обнаружили 13 штаммов с SXT, несущих делецию около 10 т.п.н. в VRIII. Эта делеция в штаммах, выявленных в 2009-2018 гг., привела к утрате четырех генов, кодирующих резистентность к хлорамфениколу (floR), стрептомицину (strA и strB) и сульфаниламиду (sul2) в случае ICE VchInd5, или пяти генов, определяющих устойчивость к тетрациклину (tetA и
(е(Я), стрептомицину (я(гА и я(гБ) и сульфаниламиду (яи12) при SXTTET. Ген dfrA1, кодирующий резистентность к триметоприму, сохранялся во всех случаях (табл. 2; рис. 1, d; 2, Ь). Такие штаммы с измененным геномом SXT циркулировали на территории Кении (2015-2016 гг.), Танзании (2015 г.), Уганды (2015-2016 гг.), а также Йемена (2016-2017 гг.). Тем не менее на основании первых обнаружений таких штаммов в индии считают, что появление в Африке изолятов с SXT, утратившим многие гены резистентности, связано с их заносом на этот континент из эндемичных очагов холеры в Азии [21-23].
Таким образом, приведенные результаты говорят о том, что геномное разнообразие SXT, находящихся в хромосоме клинических штаммов возбудителя холеры из эндемичных по холере территорий в Азии и Африке, более значимо по сравнению с таковым в России и Украине. Среди изученных штаммов выявлено пять типов SXT: ICEVchInd5, 1СЕ^^Вап5, ГСЕ^Вап9, SXTTET и ГСEVcЫnd5ДVRIП. Следствием этого является довольно широкий спектр изменчивости множественной резистентности к антибиотикам циркулирующих в этих регионах штаммов. Появились штаммы с ранее неизвестной структурой SXT-элемента, у которого, при сохранении генов резистентности к стрептомицину, сульфаметоксазолу и триметоприму, ген floR заменен на гены, кодирующие устойчивость к тетрациклину. Более того, в этот же период выявлены штаммы, утратившие устойчивость к трем антибиотикам (стрептомицину, сульфа-метоксазолу, хлорамфениколу) за счет возникновения делеции в VRШ.
Ранее было показано, что в геноме возбудителя холеры на протяжении трех волн текущей пандемии происходило изменение не только резистентности к антибиотикам, но и генов патогенности. Одно из таких изменений - появление новых аллелей струк-
турного гена ctxB, который определяет биосинтез B-субъединицы холерного токсина и входит в состав профага CTX9, содержащего оперон ctxAB, кодирующий этот ключевой фактор патогенности. Типичные штаммы возбудителя, появившиеся в 1961 г. и циркулировавшие в период 1-й волны пандемии, несли ctxB3, тогда как возникшие в процессе эволюции, генетически измененные штаммы из 2-й и 3-й волн имели аллели ctxBl и ctxB7 [3]. Учитывая вышесказанное, мы попытались найти связь между типом SXT и аллелем гена ctxB, изучив его распространенность среди всех исследуемых штаммов. Оказалось, что аллель ctxB3 действительно имели лишь штаммы, выделенные в период 1-й волны и лишенные SXT-элемента. Присутствие аллеля ctxBl установили в штаммах из 2-й и 3-й волн, содержащих разные типы SXT: ICEVchInd5, ICEVchBan9, SXTTET. Что касается аллеля ctxB7, то он был выявлен только у новых вариантов возбудителя холеры из 3-й волны пандемии, имеющих в хромосоме один из следующих типов SXT: ICEVchInd5, ICEVchBan5, ICE VchInd5 AVRIII. Таким образом, не обнаружено прямой связи между аллелем гена ctxB и типом SXT-элемента. Однако подтверждена строгая корреляция аллеля ctxB7 с новыми вариантами атипичных штаммов возбудителя холеры, появившимися в последние два десятилетия.
Глобальное распространение клинических штаммов возбудителя холеры в эндемичных по холере регионах с разными типами SXT-элемента ставит вопрос об их связи между собой и происхождении таких изолятов в России. В связи с этим провели филогенетический анализ на основе SNP-типирования 76 штаммов, представленных 29 изоля-тами из России и Украины и 47 штаммами, выделенными в Азии (39 изолятов) и Африке (8 изолятов) во время трех волн пандемии (рис. 3). При сравнении полных геномов изучаемых штаммов с референс-ной последовательностью штамма N16961 выявили 1488 одиночных нуклеотидных замен, или SNPs, в коровых генах, локализованных на обеих хромосомах. На основе анализа единичных полиморфных нуклеотидов построили филогенетическое дерево, которое четко разделилось на три кластера (рис. 3). Штаммы из 1-й волны с аллелем ctxB3, лишенные SXT-элемента (7 изолятов), независимо от места и года выделения (1962-1975 гг.) входили в состав кластера I, отличаясь от референсного лишь на 42-198 SNPs (рис. 3). Кластер II сформировали 13 штаммов, выделенных в период 2-й волны, получивших в процессе эволюции измененный профаг CTX9 с ранее неизвестным аллелем ctxBl и SXT-элемент и отличающихся от референсного на 86-206 SNPs. в пределах этого кластера штаммы образовали две подгруппы A и B, различающиеся типом SXT. В хромосоме всех штаммов из подгруппы A присутствовал ICEVchBan9, тогда как у штаммов из подгруппы B - ICEVchInd5 (рис. 3). В самый большой кластер III вошли штаммы из 3-й волны (56 изоля-тов), имеющие высокий уровень гетерогенности по
типам SXT. Их хромосома содержала один из четырех типов этого мобильного элемента: ICEVchInd5, ICEVchBan5, SXTTET или ICEVchInd5AVRIII (рис. 3). Различия в SNPs между ними и референсным штаммом достигали 116-216 SNPs. Следствием высокого генетического разнообразия стало формирование ими трех основных подгрупп: C, D и E. В состав достаточно четко обособленной подгруппы C входили 14 штаммов с аллелем ctxBl, выделенных в эндемичных по холере регионах Азии (Индия, Бангладеш), отличающихся от N16961 в среднем по 147 SNPs и имеющих SXTTET Другая подгруппа, D, объединила 27 изолятов холерных вибрионов с аллелями ctxBl и ctxB7, циркулирующих как в России и Украине, так и в эндемичных очагах холеры (Индия и Бангладеш) и различающихся от N16961 в среднем по 141 SNPs. Эти штаммы содержали другие типы SXT: ICEVchInd5 и ICEVchBan5. При этом различия между входящими в эту подгруппу штаммами из России и Индии с ICEVchInd5 были незначительны - в среднем по 27 SNPs. Тесная филогенетическая связь этих штаммов может служить указанием на завоз возбудителя холеры в Россию из названных регионов. Отличие последней подгруппы E от двух первых состояло в присутствии в штаммах, входящих в ее состав, только аллеля ctxB7 и иного типа SXT, а именно ICEVchInd5AVRIII (рис. 3). Различия по SNPs c N16961 были более значительны по сравнению со штаммами из подгрупп C и D и составляли в среднем 152 SNPs.
Таким образом, на основе SNP-анализа 76 штаммов V. cholerae Эль Тор показано, что они разделились на три обособленные филогенетические группы, различающиеся между собой по типу SXT-элемента и аллелю гена ctxB. Каждая из них также соответствовала трем волнам текущей пандемии холеры. Несмотря на принадлежность в целом всех штаммов из трех волн пандемии к одной филогенетической линии L2 [3], мы показали, что SNP-анализ токсигенных штаммов V. cholerae Эль Тор позволяет дифференцировать их на подгруппы, различающиеся между собой типом SXT-элемента с разным составом генов устойчивости к антибиотикам.
в заключение следует отметить, что у изученных штаммов выявили пять следующих типов SXT: ICEVchInd5, ICEVchBan9, ICEVchBan5, SXTTET и ICEVchInd5AVRIII, - среди которых первые два, различающиеся набором генов множественной резистентности к антибиотикам, имели штаммы из России и Украины. В то же время анализ нуклео-тидной последовательности SXT позволил выявить его большое геномное разнообразие в штаммах из эндемичных очагов холеры. Наряду с ICE Vch Ind5 и ICEVchBan9 в их хромосоме обнаружили присутствие еще трех типов SXT: ICEVchBan5, SXTTET и ICEVchInd5AVRIII. Это означает, что в странах Азии и Африки циркулируют штаммы, имеющие более разнообразный набор генов устойчивости к лекарственным препаратам, чем в России. Заслуживает
Рис. 3. Филогенетическое дерево клинических штаммов V. cholerae 01 биовара Эль Тор с разными типами интегративного конъюга-тивного SXT-элемента, построенное на основе полногеномного SNP-анализа с использованием программного пакета Snippy v.4.6.0. Байесовский анализ выполнен с помощью программы MrBayes v.3.2.7, визуализация дендрограммы - программа FigTree v1.4.4
Fig. 3. Phylogenetic tree of clinical V. cholerae O1 El Tor strains with different types of integrative conjugative SXT element, built on the basis of genome-wide SNP analysis using the Snippy v.4.6.0 software package. Bayesian analysis was performed using the MrBayes v.3.2.7 program, visualization of the dendrogram - FigTree v1.4.4 software
внимания появление в Индии и Китае штаммов с SXTTET, в УЫП которого произошла замена гена резистентности к хлорамфениколу (АоЯ), традиционно присутствующего в геноме других типов SXT, на гены устойчивости к тетрациклину (tetAR). Кроме того, стоит отметить выделение в последнее десятилетие штаммов, несущих в VRШCEFcЫnd5 делецию четырех генов резистентности: АоЯ, strA, strB и sul2.
На основе SNP-анализа выявлена тесная филогенетическая связь между штаммами с одинаковым типом SXT-элемента, изолированными в России и странах Азии, что служит подтверждением завоза возбудителя холеры в нашу страну из азиатских эндемичных очагов. Показанное присутствие в различных регионах Азии и Африки штаммов с новым типом SXT, не встречающимся в России и несущим ранее неизвестный состав генов резистентности, позволяет прогнозировать их появление на территории нашей страны в результате интенсивной мобильности населения. Эти данные свидетельствуют о необходимости постоянного мониторинга устойчивости штаммов к антибиотикам для выбора наиболее эффективных лекарственных средств при лечении холеры.
конфликт интересов. Авторы подтверждают отсутствие конфликта финансовых/нефинансовых интересов, связанных с написанием статьи.
список литературы
1. Kaper J.B., Morris J.G., Levine M.M. Cholera. Clin. Microbiol. Rev. 1995; 8(1):48-86. DOI: 10.1128/CMR.8.1.48.
2. Носков А.К., Крутиков В.Д, Москвитина Э.А., Монахова Е.В., Левченко Д.А., Янович Е.Г., Водопьянов A.C., Писанов Р.В., Непомнящая Н.Б., Ежова М.И., Подойницына O.A. Характеристика эпидемиологической ситуации по холере в мире и в Российской Федерации в 2020 г. и прогноз на 2021 г. Проблемы особо опасных инфекций. 2021; 1:43-51. DOI: 10.21055/0370-1069-2021-1-43-51.
3. Mutreja A., Kim D.W., Thomson N.R., Connor T.R., Lee J.H., Kariuki S., Croucher N.J., Choi S.Y., Harris S.R., Lebens M., Niyogi S.K., Kim E.J., Ramamurthy T., Chun J., Wood J.L., Clemens J.D., Czerkinsky C., Nair G.B., Holmgren J., Parkhill J., Dougan G. Evidence for several waves of global transmission in the seventh cholera pandemic. Nature. 2011; 477:462-5. DOI: 10.1038/ nature10392.
4. Kitaoka M., Miyata S.T., Unterweger D., Pukatzki S. Antibiotic resistance mechanisms of Vibrio cholerae. J. Med. Microbiol. 2011; 60(Pt. 4):397-407. DOI: 10.1099/jmm.0.023051-0.
5. Waldor M.K., Tschäpe H., Mekalanos J.J. A new type of conjugative transposon encodes resistance to sulfamethoxazole, trimethoprim, and streptomycin in Vibrio cholerae O139. J. Bacteriol. 1996; 178(14):4157-65. DOI: 10.1128/jb.178.14.4157-4165.1996.
6. Hochhut B., Waldor M.K. Site-specific integration of the conjugal Vibrio cholerae SXT element into prfC. Mol. Microbiol. 1999; 32(1):99-110. DOI: 10.1046/j.1365-2958.1999.01330.x.
7. Смирнова Н.И., Заднова С.П., Агафонов Д.А., Шашкова A.B., Челдышова Н.Б., Черкасов А.В. Сравнительный молекулярно-генетический анализ мобильных элементов природных штаммов возбудителя холеры. Генетика. 2013; 49(9):1036-47. DOI: 10.7868/S0016675813090087.
8. Pant A., Bag S., Saha B., Verma J., Kumar P., Banerjee S., Kumar B., Kumar Y, Desigamani A., Maiti S., Maiti T.K., Banerjee S.K., Bhadra R.K., Koley H., Dutta S., Nair G.B., Ramamurthy T., Das B. Molecular insights into the genome dynamics and interactions between core and acquired genomes of Vibrio cholerae. Proc. Natl Acad. Sci. USA. 2020; 117(38):23762-73. DOI: 10.1073/ pnas.2006283117.
9. Beaber J.W., Hochhut B., Waldor M.K. Genomic and functional analyses of SXT, an integrating antibiotic resistance gene transfer element derived from Vibrio cholerae. J. Bacteriol. 2002; 184(15):4259-69. DOI: 10.1128/JB.184.15.4259-4269.2002.
10. Spagnoletti M., Ceccarelli D., Rieux A. Fondi M., Taviani E., Fani R., Colombo M.M., Colwell R.R., Balloux F. Acquisition
and evolution of SXT-R391 integrative conjugative elements in the seventh-pandemic Vibrio cholerae lineage. mBio. 2014; 5(4):e01356-14. DOI: 10.1128/mBio.01356-14.
11. Wozniak R.A.F., Fouts D.E., Spagnoletti M., Colombo M.M., Ceccarelli D., Garriss G., Dery C., Burrus V., Waldor M.K. Comparative ICE genomics: insights into the evolution of the SXT/ R391 family of ICEs. PLoS Genet. 2009; 5(12):e1000786. DOI: 10.1371/journal.pgen.1000786.
12. Burrus V., Quezada-Calvillo R., Marrero J., Waldor M.K. SXT-related integrating conjugative element in New World Vibrio cholerae. Appl. Environ. Microbiol. 2006; 72(4):3054-7. DOI: 10.1128/AEM.72.4.3054-3057.2006.
13. Wang R., Yu D., Yue J., Kan B. Variations in SXT elements in epidemic Vibrio cholerae O1 El Tor strains in China. Sci. Rep. 2016; 6:22733. DOI: 10.1038/srep22733.
14. Подшивалова М.В., Кузютина Ю.А., Захарова И.Б., Лопастейская Я.А., Викторов Д.В. Характеристика антибиоти-корезистентных штаммов Vibrio cholerae, несущих интегратив-ные конъюгативные элементы SXT-типа. Эпидемиология и инфекционные болезни. 2014; 19(3):34-9.
15. Водопьянов C.O., Водопьянов А.С., Олейников И.П., Титова С.В. Распространенность ICE элементов различных типов у V cholerae. Здоровье населения и среда обитания. 2018; 1:33-5.
16. Gladkikh A.S., Feranchuk S.I., Ponomareva A.S., Bochalgin N.O., Mironova L.V. Antibiotic resistance in Vibrio cholerae El Tor strains isolated during cholera complications in Siberia and the Far East of Russia. Infect. Genet. Evol. 2020; 78:104096. DOI: 10.1016/j. meegid.2019.104096.
17. Онищенко Г.Г., Беляев Е.Н., Москвитина Э.А., Резайкин В.И., Ломов Ю.М., Мединский Г.М. Холера в Дагестане: прошлое и настоящее. Ростов н/Д: Полиграф; 1995. 120 с.
18. Миронова Л.В., Пономарева А.С., Хунхеева Ж.Ю. Гладких А.С., Балахонов С.В. Генетическое разнообразие Vibrio cholerae O1 El Tor при эпидемических осложнениях в Сибирском и Дальневосточном регионах. Молекулярная генетика, микробиология и вирусология. 2019; 37(4):165-72. DOI: 10.17116/ molgen201937041165.
19. Москвитина Э.А., Мазрухо А.Б., Адаменко О.Л., Кругликов В.Д. Холера в начале XXI века. Прогноз на глобальном уровне. Проблемы особо опасных инфекций. 2012; 1:11-6. DOI: 10.21055/0370-1069-2012-1(11^-11-16.
20. Sarkar A., Morita D., Ghosh A., Chowdhury G., Mukhopadhyay A.K., Okamoto K., Ramamurthy T. Altered integra-tive and conjugative elements (ICEs) in recent Vibrio cholerae O1 isolated from cholera cases, Kolkata, India. Front. Microbiol. 2019; 10:2072. DOI: 10.3389/fmicb.2019.02072.
21. Baddam R., Sarker N., Ahmed D., Mazumder R., Abdullah A., Morshed R., Hussain A., Begum S., Shahrin L Khan A.I., Islam M.S., Ahmed T., Alam M., Clemens J.D., Ahmed N.. Genome dynamics of Vibrio cholerae isolates linked to seasonal outbreaks of Cholera in Dhaka, Bangladesh. mBio. 2020; 11(1):e03339-19. DOI: 10.1128/mBio.03339-19.
22. Weill F.X., Domman D., Njamkepo E., Almesbahi A.A., Naji M., Nasher S.S., Rakesh A., Assiri A.M., Sharma N.C., Kariuki S., Pourshafie M.R., Rauzier J., Abubakar A., Carter J.Y., Wamala J.F., Seguin C., Bouchier C., Malliavin T., Bakhshi B., Abulmaali H.H.N., Kumar D., Njoroge S.M., Malik M.R., Kiiru J., Luquero F. J., Azman A.S., Ramamurthy T., Thomson N.R., Quilici M.L. Genomic insights into the 2016-2017 cholera epidemic in Yemen. Nature. 2019; 565:230-233. DOI: 10.1038/s41586-018-0818-3.
23. Weill F.X., Domman D., Njamkepo E., Tarr C., Rauzier J., Fawal N., Keddy K.H., Salje H., Moore S., Mukhopadhyay A.K., Bercion R., Luquero F.J., Ngandjio A., Dosso M., Monakhova E., Garin B., Bouchier C., Pazzani C., MutrejaA., Grunow R., Sidikou F., Bonte L., Breurec S., Damian M., Njanpop-Lafourcade B.M., Sapriel G., Page A.L., Hamze M., Henkens M., Chowdhury G., Mengel M., Koeck J.L., Fournier J.M., Dougan G., Grimont P.A.D., Parkhill J., Holt K.E., Piarroux R., Ramamurthy T., Quilici M.L., Thomson N.R. Genomic history of the seventh pandemic of cholera in Africa. Science. 2017; 358:785-89. DOI: 10.1126/science.aad5901.
References
1. Kaper J.B., Morris J.G., Levine M.M. Cholera. Clin. Microbiol. Rev. 1995; 8(1):48-86. DOI: 10.1128/CMR.8.1.48.
2. Noskov A.K., Kruglikov V.D., Moskvitina E.A., Monakhova E.V., Levchenko D.A., Yanovich E.G., Vodop'yanov A.S., Pisanov R.V., Nepomnyashchaya N.B., Ezhova M.I., Podoinitsyna O.A. [Characteristics of the epidemiological situation on cholera in the world and in the Russian Federation in 2020 and forecast for 2021]. Problemy Osobo Opasnykh Infektsii [Problems of Particularly Dangerous Infections]. 2021; (1):43-51. DOI: 10.21055/0370-1069-2021-1-43-51.
3. Mutreja A., Kim D.W., Thomson N.R., Connor T.R., Lee J.H., Kariuki S., Croucher N.J., Choi S.Y., Harris S.R., Lebens M., Niyogi S.K., Kim E.J., Ramamurthy T., Chun J., Wood J.L., Clemens
J.D., Czerkinsky C., Nair G.B., Holmgren J., Parkhill J., Dougan G. Evidence for several waves of global transmission in the seventh cholera pandemic. Nature. 2011; 477:462-5. DOI: 10.1038/ naturel0392.
4. Kitaoka M., Miyata S.T., Unterweger D., Pukatzki S. Antibiotic resistance mechanisms of Vibrio cholerae. J. Med. Microbiol. 2011; 60(Pt. 4):397-407. DOI: 10.1099/jmm.0.023051-0.
5. Waldor M.K., Tschäpe H., Mekalanos J.J. A new type of conjugative transposon encodes resistance to sulfamethoxazole, trimethoprim, and streptomycin in Vibrio cholerae O139. J. Bacteriol. 1996; 178(14):4157-65. DOI: 10.1128/jb.178.14.4157-4165.1996.
6. Hochhut B., Waldor M.K. Site-specific integration of the conjugal Vibrio cholerae SXT element into prfC. Mol. Microbiol. 1999; 32(1):99-110. DOI: 10.1046/j.1365-2958.1999.01330.x.
7. Smirnova N.I., Zadnova S.P., Agafonov D.A., Shashkova A.V., Cheldyshova N.B., Cherkasov A.V. [Comparative molecular-genetic analysis of mobile elements in natural strains of cholera agent]. Genetika [Russian Journal of Genetics]. 2013; 49(9):1036-47. DOI: 10.7868/S0016675813090087.
8. Pant A., Bag S., Saha B., Verma J., Kumar P., Banerjee S., Kumar B., Kumar Y, Desigamani A., Maiti S., Maiti T.K., Banerjee S.K., Bhadra R.K., Koley H., Dutta S., Nair G.B., Ramamurthy T., Das B. Molecular insights into the genome dynamics and interactions between core and acquired genomes of Vibrio cholerae. Proc. Natl Acad. Sci. USA. 2020; 117(38):23762-73. DOI: 10.1073/ pnas.2006283117.
9. Beaber J.W., Hochhut B., Waldor M.K. Genomic and functional analyses of SXT, an integrating antibiotic resistance gene transfer element derived from Vibrio cholerae. J. Bacteriol. 2002; 184(15):4259-69. DOI: 10.1128/JB.184.15.4259-4269.2002.
10. Spagnoletti M., Ceccarelli D., Rieux A., Fondi M., Taviani E., Fani R., Colombo M.M., Colwell R.R., Balloux F. Acquisition and evolution of SXT-R391 integrative conjugative elements in the seventh-pandemic Vibrio cholerae lineage. mBio. 2014; 5(4):e01356-14. DOI: 10.1128/mBio.01356-14.
11. Wozniak R.A.F., Fouts D.E., Spagnoletti M., Colombo M.M., Ceccarelli D., Garriss G., Dery C., Burrus V., Waldor M.K. Comparative ICE genomics: insights into the evolution of the SXT/ R391 family of ICEs. PLoS Genet. 2009; 5(12):e1000786. DOI: 10.1371/journal.pgen.1000786.
12. Burrus V., Quezada-Calvillo R., Marrero J., Waldor M.K. SXT-related integrating conjugative element in New World Vibrio cholerae. Appl. Environ. Microbiol. 2006; 72(4):3054-7. DOI: 10.1128/AEM.72.4.3054-3057.2006.
13. Wang R., Yu D., Yue J., Kan B. Variations in SXT elements in epidemic Vibrio cholerae O1 El Tor strains in China. Sci. Rep. 2016; 6:22733. DOI: 10.1038/srep22733.
14. Podshivalova M.V., Kuzyutina Yu.A., Zakharova I.B., Lopasteyskaya Ya.A Viktorov D.V. [Characteristics of antibiotic resistant strains of Vibrio cholerae carrying SXT type integra-tive conjugative elements]. Epidemiologiya i Infektsionnye Bolezni [Epidemiology and Infectious Diseases]. 2014; 19(3):34-9.
15. Vodop'yanov S.O.,Vodop'yanov A.S.,Oleynikov I.P. ,Titova S.V. [Prevalence of ICE elements of different types in V. cholerae]. Zdorov'e Naseleniya i Sreda Obitaniya [Public Health and Life Environment]. 2018; (1):33-5.
16. Gladkikh A.S., Feranchuk S.I., Ponomareva A.S., Bochalgin N.O., Mironova L.V. Antibiotic resistance in Vibrio cholerae El Tor strains isolated during cholera complications in Siberia and the Far
East of Russia. Infect. Genet. Evol. 2020; 78:104096. DOI: 10.1016/j. meegid.2019.104096.
17. Onishchenko G.G., Belyaev E.N., Moskvitina E.A., Rezaikin V.I., Lomov Yu.M., Medinsky G.M. Cholera in Dagestan: Past and Present. Rostov-on-Don: "Polygraph"; 1995. 120 p.
18. Mironova L.V., Ponomareva A.S., Khunkheeva Zh.Yu. [Genetic diversity of Vibrio cholerae 01 El Tor during epidemic complications in Siberian and the Far Eastern regions]. Molekulyarnaya Genetika, Mikrobiologiya i Virusologiya [Molecular Genetics Microbiology and Virology]. 2019; 37(4):165-72. DOI: 10.17116/ molgen201937041165.
19. Moskvitina E.A., Mazrukho A.B., Adamenko O.L., Kruglikov V.D. [Cholera in the early XXI century: global prognosis]. Problemy Osobo Opasnykh Infektsii [Problems of Particularly Dangerous Infections]. 2012; (1):11-6. DOI: 10.21055/0370-1069-2012-1(111)-11-16.
20. Sarkar A., Morita D., Ghosh A., Chowdhury G., Mukhopadhyay A.K., Okamoto K., Ramamurthy T. Altered integra-tive and conjugative elements (ICEs) in recent Vibrio cholerae O1 isolated from cholera cases, Kolkata, India. Front. Microbiol. 2019; 10:2072. DOI: 10.3389/fmicb.2019.02072.
21. Baddam R., Sarker N., Ahmed D., Mazumder R., Abdullah A., Morshed R., Hussain A., Begum S., Shahrin L., Khan A.I., Islam M.S., Ahmed T., Alam M., Clemens J.D., Ahmed N.. Genome dynamics of Vibrio cholerae isolates linked to seasonal outbreaks of Cholera in Dhaka, Bangladesh. mBio. 2020; 11(1):e03339-19. DOI: 10.1128/mBio.03339-19.
22. Weill F.X., Domman D., Njamkepo E., Almesbahi A.A., Naji M., Nasher S.S., Rakesh A., Assiri A.M., Sharma N.C., Kariuki S., Pourshafie M.R., Rauzier J., Abubakar A., Carter J.Y., Wamala J.F., Seguin C., Bouchier C., Malliavin T., Bakhshi B., Abulmaali H.H.N., Kumar D., Njoroge S.M., Malik M.R., Kiiru J., Luquero F.J., Azman A.S., Ramamurthy T., Thomson N.R., Quilici M.L. Genomic insights into the 2016-2017 cholera epidemic in Yemen. Nature. 2019; 565:230-233. DOI: 10.1038/s41586-018-0818-3.
23. Weill F.X., Domman D., Njamkepo E., Tarr C., Rauzier J., Fawal N., Keddy K.H., Salje H., Moore S., Mukhopadhyay A.K., Bercion R., Luquero F.J., Ngandjio A., Dosso M., Monakhova E., Garin B., Bouchier C., Pazzani C., Mutreja A., Grunow R., Sidikou F., Bonte L., Breurec S., Damian M., Njanpop-Lafourcade B.M., Sapriel G., Page A.L., Hamze M., Henkens M., Chowdhury G., Mengel M Koeck J.L., Fournier J.M., Dougan G., Grimont P.A.D., Parkhill J., Holt K.E., Piarroux R., Ramamurthy T., Quilici M.L., Thomson N.R. Genomic history of the seventh pandemic of cholera in Africa. Science. 2017; 358:785-89. DOI: 10.1126/science.aad5901.
Authors:
Rybal'chenkoD.A., ShchelkanovaE.Yu., Lozovsky Yu.V., FedorovA.V., Smirnova N.I. Russian Research Anti-Plague Institute "Microbe". 46, Universitetskaya St., Saratov, 410005, Russian Federation. E-mail: rusrapi@microbe.ru.
об авторах:
РыбальченкоД.А., ЩелкановаЕ.Ю., ЛозовскийЮ.В., Федоров А.В., Смирнова Н.И. Российский научно-исследовательский противочумный институт «Микроб». Российская Федерация, 410005, Саратов, ул. Университетская, 46. E-mail: rusrapi@microbe.ru.
