CC BY
21
DOI: 10.21055/0370-1069-2021-3-72-82
УДК:616.932(470)
А.А. Крицкий1, Н.И. Смирнова1, Т.Б. Каляева2, Н.Ф. Оброткина2, И.В. Грачева1, А.Д. Катышев1,
В.В. Кутырев1
СРАВНИТЕЛЬНЫЙ АНАЛИЗ МОЛЕКУЛЯРНО-ГЕНЕТИЧЕСКИХ СВОЙСТВ НЕТОКСИГЕННЫХ ШТАММОВ VIBRIO CHOLERAE O1 БИОВАРА ЭЛЬ ТОР, ИЗОЛИРОВАННЫХ В РОССИИ И НА ЭНДЕМИЧНЫХ ПО ХОЛЕРЕ ТЕРРИТОРИЯХ
'ФКУЗ «Российский научно-исследовательский противочумный институт «Микроб», Саратов, Российская Федерация;
2ФКУЗ «Элистинская противочумная станция», Элиста, Российская Федерация
Цель - сравнительный анализ молекулярно-генетических свойств нетоксигенных штаммов Vibrio cholerae O1 биовара Эль Тор, изолированных в Республике Калмыкия и на эндемичных по холере территориях, и установление их филогенетических связей с токсигенными изолятами. Материалы и методы. Проведен биоинформационный анализ полногеномных последовательностей 60 штаммов холерных вибрионов из эндемичных по холере регионов и Калмыкии. Определено присутствие в их геномах островов патогенности и пандемичности. Показаны их ST-типы и проведен полногеномный SNP-анализ. Результаты и обсуждение. Показано, что не-токсигенные холерные вибрионы Эль Тор, изолированные в Калмыкии, относятся к двум основным генотипам: c/xA~tcpA+VPI-2+VSP- и cixA~icpA~VPI-2A+VSP~, где VPI-2A+ означает наличие делеций разной протяженности в геноме этого острова патогенности. Среди них лишь последние обнаружены в регионах, эндемичных по холере. Кроме того, в эндемичных очагах холеры циркулируют популяции вибрионов ctxA~tcpA+VPI-2+VSP+, не обнаруженные в Калмыкии. Среди всех изученных штаммов выявлено 17 сиквенс-типов (по семи локусам генов «домашнего хозяйства»). Филогенетический анализ, проведенный с помощью SNP-типирования, показал отсутствие тесной генетической связи вибрионов из Калмыкии ctxA-pA+VPI-2+VSP- как с токсигенными, так и с не-токсигенными вибрионами с иным составом островов патогенности и пандемичности. В то же время выявлена генетическая близость холерных вибрионов ctxAtcpA_VPI-2A+VSP- из эндемичных очагов холеры с таковыми, изолированными в Калмыкии, что может указывать на возможность их периодического завоза на территорию России. Нетоксигенные штаммы V. cholerae, циркулирующие на территории Калмыкии, отличаются высоким генетическим разнообразием. Циркулирование штаммов уникальных сиквенс-типов позволяет сделать предположение об их способности к длительной персистенции на данной территории. Вместе с тем филогенетическая близость и идентичность некоторых штаммов со штаммами эндемичных территорий могут свидетельствовать о периодическом заносе.
Ключевые слова: нетоксигенные штаммы Vibrio cholerae O1 Эль Тор, биоинформационный анализ, генотип, сиквенс-тип, SNP-типирование.
Корреспондирующий автор: Крицкий Андрей Александрович, e-mail: rusrapi@microbe.ru.
Для цитирования: Крицкий А.А., Смирнова Н.И., Каляева Т.Б., Оброткина Н.Ф., Грачева И.В., Катышев А.Д., Кутырев В.В. Сравнительный анализ молекулярно-генетических свойств нетоксигенных штаммов Vibrio cholerae O1 биовара Эль Тор, изолированных в России и на эндемичных по холере территориях. Проблемы особо опасных инфекций. 2021; 3:72-82. DOI: 10.21055/0370-1069-2021-3-72-82.
Поступила 16.07.2021. Отправлена на доработку 01.09.2021. Принята к публ. 06.09.2021.
A.A. Kritsky1, N.I. Smirnova1, T.B. Kalyaeva2, N.F. Obrotkina2, I.V. Gracheva1, A.D. Katyshev1, V.V. Kutyrev1
Comparative Analysis of Molecular-Genetic Properties in Non-Toxigenic Vibrio cholerae O1 Strains Biovar El Tor, Isolated in Russia and on Cholera Endemic Territories
'Russian Research Anti-Plague Institute "Microbe", Saratov, Russian Federation; 2Elista Plague Control Station, Elista, Russian Federation
Abstract. Objective of the study was to perform a comparative analysis of molecular-genetic properties in non-toxi-genic Vibrio cholerae O1 strains biovar El Tor, isolated in the Republic of Kalmykia and on cholera endemic territories and to reveal their phylogenetic relations to toxigenic isolates. Materials and methods. We have carried out bio-information analysis of whole genome sequences of 60 cholera vibrio strains from endemic as regards cholera regions and from Kalmykia. The presence of pathogenicity and endemicity islands in their genomes has been determined. Specified have been the sequence-types of the examined strains and whole genome SNP-analysis conducted. Results and discussion. Non-toxigenic El Tor vibrios circulating in Kalmykia are clustered into two major genotypes: ctxA~tcpA+V-PI-2+VSP- and ctxA"tcpA_VPI-2A+VSP, where VPI-2 Д+ signifies the presence of deletions of varying length in the genome of this pathogenicity island. Only the latter one is found in regions endemic for cholera. In addition, ctxA-tcpA+VPI-2+VSP+ populations circulate in cholera endemic foci, not found in Kalmykia. 17 sequence-types were identified among the studied strains (by seven housekeeping gene loci). Phylogenetic analysis performed using SNP-typing demonstrated the absence of close genetic relation between the ctxA-tcpA +VPI-2+VSP- vibrios from Kalmykia and both toxigenic and non-toxigenic vibrios with different composition of pathogenicity and pandemicity islands in the genome. At the same time, genetic proximity of ctxA-tcpA-VPI-2Д+VSP- cholera vibrios from endemic cholera foci with those isolated in Kalmykia was detected, which may indicate the possibility of their recurrent importation into the territory of Russia. Non-toxigenic V. cholerae strains found in the territory of Kalmykia are characterized by a high genetic diversity.
Circulation of the strains with unique sequence-types suggests their potential for long-term persistence on this territory. At the same time, phylogenetic closeness and identity of certain strains with strains from endemic territories can be an evidence of repeated importation.
Key words: non-toxigenic Vibrio cholerae O1 El Tor strains; bio-information analysis; genotype; sequence-type; SNP-typing.
Conflict of interest: The authors declare no conflict of interest. Corresponding author: Andrey A. Kritsky, e-mail: rusrapi@microbe.ru.
Citation: Kritsky A.A., Smirnova N.I., Kalyaeva T.B., Obrotkina N.F., Gracheva I.V., Katyshev A.D., Kutyrev V.V. Comparative Analysis of Molecular-Genetic Properties in Non-Toxigenic Vibrio cholerae O1 Strains Biovar El Tor, Isolated in Russia and on Cholera Endemic Territories. Problemy Osobo Opasnykh Infektsii [Problems of Particularly Dangerous Infections]. 2021; 3:72-82. (In Russian). DOI: 10.21055/0370-1069-2021-3-72-82. Received 16.07.2021. Revised 01.09.2021. Accepted 06.09.2021.
Kritsky A.A., ORCID: https://orcid.org/0000-0002-5506-4285 Smirnova N.I., ORCID: https://orcid.org/0000-0002-7115-6286 Kalyaeva T.B., ORCID: https://orcid.org/ 000-0002-89455-920х Obrotkina N.F., ORCID: https://orcid.org/000-0001-6841-4531
К холерным вибрионам серогруппы О1 биовара Эль Тор относятся штаммы разной эпидемической значимости. Эпидемически опасные штаммы Vibrio cholerae 01 Эль Тор вызвали седьмую пандемию холеры - острой диарейной особо опасной инфекционной болезни, которая началась в 1961 г. и продолжается до сих пор, ее эндемичные очаги сформированы на территории многих стран Азии и Африки [1-3].
Патогенный потенциал возбудителя холеры обусловлен присутствием в его геноме мобильных элементов с генами токсин-корегулируемых пилей, расположенных на острове патогенности VPI-1 (от Vibrio Pathogenic Island), и холерного токсина, входящего в состав профага СТХф, продукты которых определяют развитие инфекционного процесса [4, 5]. Кроме того, в их геноме присутствует второй остров пато-генности - VPI-2, содержащий гены, усиливающие действие холерного токсина и значимые для выживания вибрионов в разных экологических нишах [6]. Эпидемический потенциал возбудителя обеспечивают два острова пандемичности - VSP-I (от Vibrio Seventh Pandemic) и VSP-II [7]. Появление эпидемически опасных штаммов на территории России, вызвавших локальные вспышки либо единичные случаи холеры, связано с их заносом из эндемичных по холере стран. Существование их в различных объектах окружающей среды, как правило, ограничено коротким периодом времени в период вспышек [3]. В отличие от этих вариантов, нетоксигенные вибрионы Эль Тор, способные вызывать острые кишечные инфекции, могут длительное время циркулировать в поверхностных водоемах России [2].
Нетоксигенные холерные вибрионы, изолированные в России и не имеющие островов панде-мичности, генетически разнообразны и четко дифференцируются на две группы в зависимости от присутствия в геноме острова патогенности VPI-1, содержащего кластер генов tcpA-F, кодирующих токсин-корегулируемые пили, обеспечивающие прикрепление вибриона к слизистой оболочке кишечника человека [8]. Вибрионы, содержащие в геноме VPI-1, относятся к генотипу ctxA~tcpA+, вибрионы, лишенные этого участка ДНК, имеют генотип ctxA~tcpA~. Вместе с тем в водных экосистемах эн-
Gracheva I.V., ORCID: https://orcid.org/0000-0001-6757-6977 Katyshev A.D., ORCID: https://orcid.org/00002-8260-4670 Kutyrev V.V., ORCID: https://orcid.org/0000-0003-3788-3452
демичных по холере регионов регистрируется постоянное присутствие нетоксигенных вибрионов, имеющих как острова патогенности, так и острова пандемичности [8-10].
Молекулярно-генетические свойства токсиген-ных и нетоксигенных холерных вибрионов являются предметом интенсивных исследований отечественных [11-15] и зарубежных [16-19] исследователей, которые для их филогенетического анализа использовали разные методы молекулярного типирования [9, 12, 15, 20-23]. В России, не имеющей эндемичных очагов холеры, нетоксигенные вибрионы наиболее часто обнаруживаются в открытых водоемах Южного федерального округа. Наибольшее число таких вибрионов выделено в Республике Калмыкия, на территории которой имеются благоприятные условия для их сохранения в поверхностных водоемах. Так, за период с 1989 по 2015 год на территории Калмыкии выделено 314 штаммов холерного вибриона О1 серогруппы, что составляет 33,5 % от общероссийского показателя за данный временной период [11]. Однако, несмотря на проведенные исследования генетических свойств отдельных штаммов нетоксигенных вибрионов из Калмыкии [11, 13, 14], вопрос об особенностях структуры их генома и происхождении до сих пор остается открытым. Один из путей решения этого вопроса - сопоставление структуры генома нетоксигенных вибрионов, выделенных в Калмыкии, с таковой у изолированных на эндемичных по холере территориях, а также установление филогенетического родства как между ними, так и с токсигенными изолятами.
Цель работы - сравнительный анализ молекулярно-генетических свойств нетоксигенных штаммов V. cholerae 01 биовара Эль Тор, изолированных в Республике Калмыкия и на эндемичных по холере территориях, а также установление их филогенетических связей с токсигенными изолятами.
Материалы и методы
В работе использовали полногеномные нуклео-тидные последовательности 60 токсигенных и не-токсигенных штаммов V. cholerae 01 серогруппы
биовара Эль Тор, изолированных в период с 1930 по 2018 год, включая депонированные нами ранее последовательности 29 нетоксигенных штаммов, выделенных на территории Калмыкии [24], и четырех токсигенных изолятов, занесенных в Россию. Присутствие в их геноме островов патогенности и пандемичности определяли при помощи программ Mauve версии 2.4.0 с валидацией в программе Blast2Go версии 5.2 относительно генома референс-ного Эль Тор штамма N16961.
Сиквенс-типы исследованных штаммов определяли с использованием онлайн-сервиса MLST 2.0 (Multilocus Sequence Typing) на платформе CGE (Center Genomic Epidemiology) путем анализа ну-клеотидных последовательностей семи генов «домашнего хозяйства»: adk, gyrB, mdhI, metE, pntA, purM, pyrC.
SNP-типирование. Поиск коровых SNPs в геноме проводили при помощи программы Wombac 2.0, используя в качестве референсной полногеномную последовательность штамма N16961. Построение филогенетического дерева по рассчитанной матрице коровых SNPs осуществляли в программе Ugene V.1.32. методом Maximum Likelihood, используя параметрическую модель замен GTR (General Time Reversible). Оценка достоверности топологии построенного дерева осуществлялась при помощи bootstrap-теста с числом итераций 1000.
Результаты и обсуждение
Для того чтобы понять происхождение нетокси-генных холерных вибрионов биовара Эль Тор, выявляемых на территории Республики Калмыкия, провели сравнение их секвенированных полных геномов с таковыми нетоксигенных вибрионов того же биовара, циркулирующими в эндемичных регионах различных стран Юго-Восточной Азии. Использовали полногеномые нуклеотидные последовательности 21 штамма V. cholerae 01 биовара Эль Тор, изолированного в 1973-2011 гг. от людей или из внешней среды в период текущей пандемии холеры в Индии, Бангладеш, Таиланде и Китае, а также двух нетокси-генных предпандемических штаммов, выделенных от людей в 1930 и 1937 гг. (таблица). Что касается территории Калмыкии, то в исследование включены секвенированные нами ранее геномы 29 нетоксиген-ных штаммов [24], изолированных в 2009-2011 гг. в основном из воды поверхностных водоемов, расположенных в черте Элисты, включая пруды Заячий, Колонский и реку Элистинку. Лишь один штамм выделен в Элисте от больного острым инфекционным гастроэнтеритом.
Биоинформационный анализ нуклеотидных последовательностей полных геномов 21 нетоксиген-ного штамма из эндемичных регионов, изолированного в период текущей пандемии холеры, позволил разделить их на две основные группы. В первую вошли 12 штаммов (или 57,1 % от числа изучен-
ных), в геноме которых присутствовали два острова патогенности: УР1-1 (41,3 т.п.н.) с геном tcpA и интактный УР1-2 (57,3 т.п.н.). Кроме того, геномы этих штаммов несли острова пандемичности VSP-I (16,0 т.п.н.) и VSP-II (26,6 т.п.н.), определяющие их эпидемический потенциал. Их генотип обозначен как ctxA~tcpA+VPI-2+VSP+ (группа «а»). Вторая группа, состоящая из шести штаммов (28,6 %), отличалась от первой по составу мобильных элементов. У этих штаммов отсутствовали VPI-1 и оба острова пандемичности, а в VPI-2 обнаружены делеции разной протяженности (37,9-54,9 т.п.н.), которые затронули 19-41 ген. Такой остров патогенности, геном которого лишен ряда генов, получил обозначение VPI-2Д. Их генотип был cíxA~tcpA~VPI-2Д+ VSP- (группа «б»). Кроме штаммов с указанными генотипами обнаружили три штамма (или 14,3 %), отличающиеся от указанных изолятов по составу мобильных элементов. Эти штаммы вошли в состав третьей гетерогенной группы («в»), включающей в себя три подгруппы («в1», «в2», «в3» соответственно) с разным генотипом: ctxA-tcpA+VPI-2+VSP- ^5), ctxA-tcpA VPI-2+VSP+ (305AD1697) и ctxA-tcpA-VPI-2+ VSP- (ТС183) (таблица). Помимо штаммов, выделенных в период текущей пандемии холеры, для сравнения взяты два нетоксигенных предпандемиче-ских штамма ^СТС8457 и NCTC5395) с генотипом ctxA-tcpA+VPI-2+VSP- (таблица).
Таким образом, результаты проведенного анализа указали на большое генетическое разнообразие изученных нетоксигенных штаммов, различающихся между собой по составу мобильных элементов с генами патогенности и пандемичности и относящихся к пяти разным генотипам. При этом значительное число нетоксигенных штаммов (57,1 %), выделенных в эндемичных по холере регионах, имели большое сходство с токсигенными штаммами по содержанию генов патогенности и пандемичности.
В отличие от этих регионов, на территории Калмыкии в период с 2009 по 2018 год среди 29 исследуемых штаммов не выявлено нетоксигенных с интактными островами пандемичности, имеющих генотип cíxA~tcpA+VPI-2+VSP+. Изученные штаммы входили в состав двух основных групп, различающихся друг от друга по набору мобильных элементов. Значительная часть штаммов - 16 из 29 (или 55,2 %) - лишена VPI-1 с геном tcpA, но имела деле-тированный VPI-2 и относилась к тому же генотипу cíxA~tcpA~VPI-2Д+VSP-, что и штаммы группы «б» из эндемичных регионов. Другая группа представлена 12 изолятами (или 41,4 % от числа исследованных из этого региона) и, в отличие от штаммов группы «б», содержала в геноме интактные острова патоген-ности. Поскольку их генотип cíxA~tcpA+VPI-2+VSP-не отличался от такового нетоксигенного изолята V5 из эндемичного по холере региона, входящего в состав подгруппы «в1», то эти изоляты также отнесены к той же подгруппе (таблица). Кроме того, среди штаммов обнаружен один изолят М1501
Штаммы Vibrio cholerae O1 биовара Эль Тор, полногеномные нуклеотидные последовательности которых использованы в работе Strains of Vibrio cholerae O1, biovar El Tor, whole-genome sequences of which are used In this work
Штамм Strains Место, источник и год выделения Site, source, and the year of isolation Код доступа GenBank GenBank access No Генотип/группа Genotype/group ST
1 2 3 4 5
Нетоксигенные предпандемические штаммы Non-toxigenic pre-pandemic strains
NCTC8457 Египет, человек, 1930 Egypt, patient, 1930 AAWD00000000 ctxA-tcpA+VPI-2+VSP- /в1 71
NCTC5395 Ирак, человек, 1937 Iraq, patient, 1937 CP013317/CP013318 ctxA-tcpA+VPI-2+VSP- /в1 71
Токсигенные штаммы, седьмая пандемия Toxigenic strains, 7th pandemic
N16961 Бангладеш, человек, 1975 Bangladesh, patient, 1957 NC 002505.1, NC_002506.1 ctxAtcpA+VPI-2+VSP+ /а 69
CRC1106 Индия, человек, 1962 India, patient, 1962 NZ CP013305.1, NZ_CP013306.1 ctxA +tcpA +VPI2+VSP+ /а 69
2044 Ирак, человек, 1966 Iraq, patient, 1966 PXZC01000000 ctxA +tcpA +VPI2+VSP+ /а 69
6/67 Индия, человек, 1967 India, patient, 1967 LRFF00000000 ctxA +tcpA +VPI2+VSP+ /а 69
M888 СССР, человек, 1970 USSR, patient, 1970 LRBH00000000 ctxA +tcpA +VPI2+VSP+ /а 69
M1275 РФ, человек, 1993 RF, patient, 1993 LRAF00000000 ctxA +tcpA +VPI2+VSP+ /а 69
P18889 РФ, человек, 2006 RF, patient, 2006 LAKM00000000 ctxA +tcpA +VPI2+VSP+ /а 69
L3226 РФ, человек, 2010 RF, patient, 2010 JDVX00000000 ctxA +tcpA +VPI2+VSP+ /а 69
Нетоксигенные штаммы из эндемичных по холере территорий Non-toxigenic strains from cholera endemic territories
GP60 Индия, человек, 1973 India, patient, 1973 CWQU00000000 ctxA-tcpA+VPI-2+VSP+ /a 69
349_264 Таиланд, человек, 1983 Thailand, patient, 1983 ERS1228659 ctxA-tcpA+VPI-2+VSP+ /a 69
476_167 Таиланд, человек, 1983 Thailand, patient, 1983 ERS1228661 ctxA-tcpA+VPI-2+VSP+ /a 69
816ct634 Таиланд, человек, 1984 Thailand, patient, 1984 ERS1228662 ctxA-tcpA+VPI-2+VSP+ /a 69
184AD112 Таиланд, человек, 1985 Thailand, patient, 1985 ERS1228664 ctxA-tcpA+VPI-2+VSP+ /a 69
501_771 Таиланд, человек, 1985 Thailand, patient, 1985 ERS1228663 ctxA-tcpA+VPI-2+VSP+ /a 69
305AD1697 Таиланд, человек, 1985 Thailand, patient, 1985 ERS1228665 ctxA-tcpA'VPI-2+VSP+^2 69
V5 Индия, н/и, 1989 India, n.k., 1989 CWNT00000000 ctxA-tcpA+VPI-2+VSP- /в1 69
857 Бангладеш, в/с, 1996 Bangladesh, a.e., 1996 MIKH00000000 ctxA^cpA-VPI-2/^+VSP- /б 382
MBRN14 Индия, н/и, 2004 India, n.k., 2004 CWNR00000000 ctxA-tcpA+VPI-2+VSP+ /a 69
TC22 Таиланд, в/с, 2006 Thailand, a.e., 2006 ERS1228673 ctxA-tcpA-VPI-2/^+VSP- /б 183
TC183 Таиланд, в/с, 2006 Thailand, a.e., 2006 ERS1228734 ctxA-tcpA-VPI-2+VSP-/в3 184
4053024303 Таиланд, человек, 2010 Thailand, patient, 2010 ERS1228717 ctxA-tcpA+VPI-2+VSP+ /a 69
P47 Таиланд, человек, 2011 Thailand, patient, 2011 ERS1228692 ctxA-tcpA+VPI-2+VSP+ /a 69
NHCM_017 Бангладеш, человек, 2011 Bangladesh, patient, 2011 LG0K00000000 ctxA-tcpA+VPI-2+VSP+ /a 69
471352 Бангладеш, в/с, 2011 Bangladesh, a.e., 2011 N0JT00000000 ctxA-tcpA+VPI-2+VSP+ /a 69
MK14 Таиланд, в/с, 2011 Thailand, a.e., 2011 ERS1228694 ctxA-tcpA-VPI-2/^+VSP- /б 178
4T5 Таиланд, в/с, 2011 Thailand, a.e., 2011 ERS1228695 ctxA-tcpA-VPI-2/^+VSP- /б 186
S023208 Бангладеш, в/с, 2014 Bangladesh, a.e., 2014 NTBY00000000 ctxA-tcpA+VPI-2+VSP+ /a 69
Окончание таблицы /Ending of the Table
1 2 3 4 5
EL2313 Китай, человек, 1992 China, patient, 1992 VMPJ00000000 cíxA-tcpA-VPI-2A+VSP- /б 164
EL2398 Китай, человек, 1996 China, patient, 1996 VM0M00000000 cíxA-tcpA-VPI-2A+VSP- /б 744
Нетоксигенные штаммы из Республики Калмыкия Non-toxigenic strains from the Republic of Kalmykia
M1457 РФ, Элиста, в/с, 2009 RF, Elista, a.e., 2009 VTLH00000000 ctxA-tcpA-VPI-2A+VSP- /б 178
M1467 РФ, Элиста, в/с, 2010 RF, Elista, a.e., 2010 VTLI00000000 ctxA-tcpA-VPI-2A+VSP- /б 776
M1506 РФ, Элиста, в/с, 2011 RF, Elista, a.e., 2011 VTZX00000000 ctxA-tcpA-VPI-2A+VSP- /б 776
M1501 РФ, Элиста, человек, 2011 RF, Elista, patient, 2009 LRAE00000000 cíxA-tcpA+VPI-2A+VSP- /г 75
M1504 РФ, Элиста, в/с, 2011 RF, Elista, a.e., 2011 VTLN00000000 ctxA-tcpA+VPI-2+VSP- /в1 75
M1505 РФ, Элиста, в/с, 2011 RF, Elista, a.e., 2011 VTL000000000 ctxA-tcpA+VPI-2+VSP- /в1 75
M1507 РФ, Элиста, в/с, 2011 RF, Elista, a.e., 2011 VTLP00000000 cíxA-tcpA+VPI-2+VSP- /в1 75
111 РФ, Элиста, в/с, 2011 RF, Elista, a.e., 2011 VTLQ00000000 ctxA-tcpA+VPI-2+VSP- /в1 75
M1519 РФ, Элиста, в/с, 2011 RF, Elista, a.e., 2011 VUAD00000000 ctxA-tcpA+VPI-2+VSP- /в1 75
M1527 РФ, Элиста, в/с, 2011 RF, Elista, a.e., 2011 VUAE00000000 ctxA-tcpA+VPI-2+VSP- /в1 75
M1517 РФ, Элиста, в/с, 2012 RF, Elista, a.e., 2012 VTZZ00000000 ctxA-tcpA-VPI-2A+VSP- /б 167
29 РФ, Элиста, в/с, 2012 RF, Elista, a.e., 2012 VUAB00000000 ctxA-tcpA-VPI-2A+VSP- /б 931
M1516 РФ, Элиста, в/с, 2012 RF, Elista, a.e., 2012 VTZY00000000 ctxA-tcpA-VPI-2A+VSP- /б 233
M1526 РФ, Элиста, в/с, 2012 RF, Elista, a.e., 2012 VUAA00000000 ctxA-tcpA-VPI-2A+VSP- /б 233
M1518 РФ, Элиста, в/с, 2012 RF, Elista, a.e., 2012 LQZR00000000 ctxA-tcpA-VPI-2A+VSP- /б 75
132 РФ, Элиста, в/с, 2013 RF, Elista, a.e., 2013 VUAC00000000 ctxA-tcpA-VPI-2A+VSP- /б 776
85 РФ, Элиста, в/с, 2013 RF, Elista, a.e., 2013 VUAF00000000 ctxA-tcpA-VPI-2A+VSP- /б 776
M1524 РФ, Элиста, в/с, 2013 RF, Elista, a.e., 2013 LQZS00000000 ctxA-tcpA+VPI-2+VSP- /в1 75
8 РФ, Элиста, в/с, 2014 RF, Elista, a.e., 2014 PYCF00000000 ctxA-tcpA-VPI-2A+VSP- /б 776
2613 РФ, Элиста, в/с, 2015 RF, Elista, a.e., 2015 PYCA00000000 ctxA-tcpA+VPI-2+VSP- /в1 75
2687 РФ, Элиста, в/с, 2015 RF, Elista, a.e., 2015 PYCB00000000 ctxA-tcpA+VPI-2+VSP- /в1 75
2688 РФ, Элиста, в/с, 2015 RF, Elista, a.e., 2015 PYCC00000000 ctxA-tcpA+VPI-2+VSP- /в1 75
2843 РФ, Элиста, в/с, 2016 RF, Elista, a.e., 2016 PYCG00000000 ctxA-tcpA-VPI-2A+VSP- /б 744
3178 РФ, Элиста, в/с, 2017 RF, Elista, a.e., 2017 PYCH00000000 ctxA-tcpA-VPI-2A+VSP- /б 760
124 РФ, Элиста, в/с, 2017 RF, Elista, a.e., 2017 PYCD00000000 ctxA-tcpA+VPI-2+VSP- /в1 75
120 РФ, Элиста, в/с, 2018 RF, Elista, a.e., 2018 VTLI00000000 ctxA-tcpA-VPI-2A+VSP- /б 776
136 РФ, Элиста, в/с, 2018 RF, Elista, a.e., 2018 VTLK00000000 ctxA-tcpA-VPI-2A+VSP- /б 406
2439 РФ, Элиста, в/с, 2018 RF, Elista, a.e., 2018 VTLL00000000 ctxA-tcpA-VPI-2A+VSP /б 620
3017 РФ, Элиста, в/с, 2018 RF, Elista, a.e., 2018 VTLM00000000 ctxA-tcpA-VPI-2A+VSP- /б 620
Примечание: н/и - неизвестно; в/с - внешняя среда; ST - сиквенс-тип.
Note: n.k. - not known; a.e. - ambient environment; ST - sequence type.
(или 3,4 %) с иным генотипом (ctxA tcpA+VPI-2Д+VSP-), что позволило отнести его к другой подгруппе - «г» (таблица). Таким образом, нетоксиген-ные вибрионы Эль Тор, выявленные на территории Калмыкии, генетически разнообразны, так же как и вибрионы, изолированные в эндемичных по холере регионах. Однако основные генотипы штаммов, изолированных на разных по эндемичности холеры территориях, различны.
Для установления филогенетических связей между штаммами из Калмыкии и эндемичных по холере регионов проведены их мультилокусное сиквенс-типирование (MLST) на основании анализа нуклеотидной последовательности семи генов «домашнего хозяйства» (adk, gyrB, mdhI, metE, pntA, purM, pyrC), а также SNP-анализ коровой части геномов.
По результатам мультилокусного сиквенс-типи-рования среди 50 нетоксигенных штаммов, выделенных в период текущей пандемии холеры на указанных территориях, выявлено 17 сиквенс-типов, или ST (от sequence type). Холерные вибрионы, циркулирующие на эндемичных по холере территориях, относились к восьми сиквенс-типам: 69, 164, 178, 183, 184, 186, 382 и 744. Заслуживает внимания тот факт, что все 12 штаммов с генотипом ctxA~tcpAVPI-2+ VSP+, входящие в группу «а», вне зависимости от года и места выделения, имели единый ST69, характерный для всех изученных токсигенных штаммов, включая референсный N16961 (таблица). К этому же ST относились и два штамма с генотипями ctxA-tcpA+VPI-2+VSP- (V5, подгруппа «в1») и ctxA'tcpA' VPI-2+VSP+ (305AD1697, подгруппа «в2»). В то же время шесть штаммов ctrA~ícpA-VPI-2Д+VSP- (группа «б») принадлежали к шести разным ST (164, 178, 183, 186, 382 и 744), что указывает на значительный полиморфизм их генов «домашнего хозяйства».
Что касается штаммов из Калмыкии, то среди 29 изолятов выявлено десять ST, из которых семь (167, 233, 406, 620, 760, 776, 931) обнаружили только среди холерных вибрионов, циркулирующих на этой территории. Важно отметить, что все 12 штаммов из Калмыкии, имеющие генотип ctxA~tcpA+VPI-2+ VSP- и входящие в состав подгруппы «в1», относились к одному ST75. В то же время значительная часть штаммов (16 изолятов, группа «б») с генотипом c£rA~ícpA-VPI-2Д+VSP- принадлежала к девяти разным ST: семи специфичным для этой территории (167, 233, 406, 620, 760, 776, 931) и двум (178 и 744), встречающимся у штаммов с эндемичных территорий в Китае и Таиланде (таблица).
Далее проведен полногеномный SNP-анализ 60 штаммов. При сравнении нуклеотидных последовательностей их геномов с референсным N16961 в коровых генах обнаружили 87724 одиночных нуклеотидных замены (SNPs). На основе их анализа построено филогенетическое дерево, на котором видно деление на четыре основных кластера (рисунок). В кластер I вошли 14 нетоксигенных штаммов, изо-
лированных на эндемичных территориях в различные годы и относящихся к ST69. Из них 12 штаммов (или 85,7 %) имели генотип сХ4^срА+УР1-2^Р+ и лишь 2 штамма отличались отсутствием либо острова патогенности УР1-1 с геном &рА (305AD1697), либо интактных островов пандемичности VSP (У5) (таблица). Тем не менее все эти штаммы имели тесную филогенетическую связь с токсигенными V. с^1егае биовара Эль Тор, о чем свидетельствует присутствие в данном кластере всех изученных ток-сигенных штаммов. Различия всех токсигенных и нетоксигенных штаммов этого кластера с референс-ным составили 30-129 SNPs. Лишь последовательность одного из них (471352) отличалась от рефе-ренсной на 9317 SNPs. В целом отличия нуклеотид-ной последовательности нетоксигенных штаммов от токсигенных незначительны, что подтверждает их филогенетическую близость.
Кластер II состоял из двух предпандемических штаммов ctrA-tcpA+УPI-2+УSP-, имеющих иной ST71. Их отличия от референсного более значимы -2006-2017 SNPs (рисунок).
Нетоксигенные штаммы, лишенные интактных островов пандемичности VSP, вошли в состав двух других кластеров - III и IV. При этом III кластер (13 изолятов), состоящий из подкластеров ША и ШВ, сформирован штаммами, изолированными только на территории Калмыкии в разные годы (2011-2017 гг.) и несущими в геноме оба острова патогенности. Все эти штаммы имели единый генотип ctrA~tcpA+УPI-2+ УSP- и относились к одному и тому же ST75 (рисунок). От токсигенного референсного эти изоляты отличались большим числом SNPs (7545-10203) по сравнению с токсигенными и нетоксигенными штаммами из кластера I (30-129). Такая удаленность нетоксигенных штаммов этого кластера от токсиген-ных и их производных может указывать на их независимое происхождение либо очень давнюю дивергенцию от токсигенных.
Все нетоксигенные штаммы с генотипом с£хА~ tcpA~VPI-2Д+VSP~, выявленные как в Калмыкии, так и на эндемичных по холере территориях, и относящиеся к разным ST, вошли в состав кластера IV. Данный кластер включал в себя 23 штамма, изолированных как в Калмыкии (16 штаммов), так и в эндемичных по холере регионах (7 штаммов из Таиланда, Китая, Бангладеш). Значительные различия между ними и всеми указанными выше штаммами состояли в отсутствии в их геноме УРЬ2 с геном ШрА и наличии УРЬ2Д с делециями разной протяженности. Исключением был лишь один штамм ТС 183 из Таиланда, в геноме которого присутствовал интакт-ный УРЬ2. Более того, отличительная особенность штаммов этого кластера заключалась в большом разнообразии их сиквенс-типов. Несмотря на практически единый генотип (ctrA~tcpA~VPI-2Д+VSP~), выявлено девять ST (167, 178, 233, 406, 620, 744, 760, 776, 931) у штаммов из Калмыкии и семь (164, 178, 183, 184, 186, 382, 744) среди штаммов из эндемичных по
Филогенетические связи между нетоксигенными штаммами V. еНо1ете О1 Эль Тор, выделенными в Калмыкии, с различными неток-сигенными и токсигенными штаммами, изолированными на эндемичных по холере территориях, по данным МГБТ-анализа
Phylogenetic relations between non-toxigenic V. cholerae O1 El Tor strains isolated in Kalmykia and with various non-toxigenic and toxigenic strains isolated in cholera endemic areas, according to MLST analysis
холере регионов (таблица, рисунок). Присутствие в кластере IV нетоксигенных штаммов из Калмыкии, имеющих один и тот же генотип (ctxAtcpA VPI-A+ VSP) и сиквенс-тип (776), но выделенных в разные годы (2010-2018 гг.), указывает на возможность их длительного сохранения в различных водоемах на этой территории. Вместе с тем локализация в данном кластере указанных нетоксигенных штаммов с эндемичных и неэндемичных по холере территорий позволяет говорить об их филогенетической связи. Отличия штаммов IV кластера как от референсно-го, так и от штаммов из других кластеров оказались наиболее значимыми и составили 33597-36870 SNPs (рисунок). Эти данные подтверждают их явную филогенетическую обособленность.
Таким образом, результаты молекулярного ти-пирования методом SNP-анализа показали, что не-токсигенные штаммы, изолированные в период седьмой пандемии холеры, разделились на три филогенетически обособленных кластера (I, III, IV). В эндемичных очагах холеры циркулируют разные популяции холерных вибрионов. Одни из них имеют тесную генетическую связь с токсигенными, циркулирующими лишь в эндемичных по холере регионах (кластер I), другие филогенетически близки с неток-сигенными штаммами из Калмыкии (кластер IV). В то же время установлено, что для Калмыкии характерно присутствие нетоксигенных штаммов с генотипом ctxA"tcpA+VPI-2+VSP-, отличающихся от токсигенных и других нетоксигенных изолятов по ST и числу SNPs (кластер III).
Ежегодное выделение нетоксигенных холерных вибрионов серогруппы О1 биовара Эль Тор из открытых водоемов Республики Калмыкия на протяжении более 45 лет (с 1974 г. по настоящее время) ставит вопрос об особенностях структуры их генома и происхождении. Ранее при ПЦР-тестировании 14 различных генов показано генетическое разнообразие нетоксигенных штаммов с этой территории [25]. Анализ их полных геномов показал, что по составу мобильных элементов с генами патогенности и пан-демичности нетоксигенные штаммы из Калмыкии также разнообразны. Они входят в состав двух основных групп с генотипами ctxAtcpA+VPI-2+VSP-и ctxA~tcpA~VPI-2A+VSP-. В эндемичных очагах холеры популяции холерных вибрионов также генетически гетерогенны и, помимо токсигенных, включали в себя нетоксигенные изоляты двух генотипов: ctxA-tcpA+VPI-2+VSP+ и ctxAtcpAVPI-2A+VSP- (таблица). Эти данные совпадают с результатами анализа попу-ляционной структуры холерных вибрионов в Китае, Таиланде, Индии, Бангладеш, полученными другими исследователями [9, 10, 17, 19].
Из сравнения генотипов нетоксигенных штаммов на двух типах территорий следует, что, в отличие от Калмыкии, в регионах, эндемичных по холере, циркулируют популяции вибрионов ctxA-tcpA+VPI-2+VSP+, которые различаются с токсиген-ными лишь отсутствием в их геноме генов холерного
токсина. Другое важное различие между сравниваемыми регионами - присутствие в Калмыкии водных популяций с генотипом с&А^срА+УР!-2+У$Р~, не обнаруженных в странах Юго-Восточной Азии. Следует отметить, что такие вибрионы также выделены из поверхностных водоемов ряда других регионов России: в Алтайском и Хабаровском краях, Ростовской области [8, 11, 13, 24]. Этот факт может служить указанием на определенную приуроченность генотипа с^хА^срА+УР!-2+У$Р- к благополучной по холере территории. В то же время в Калмыкии и в эндемичных по холере странах присутствовали популяции холерных вибрионов с общим генотипом ctrA~tcpA-VPI-2Д+УSP-. Таким образом, географическая разобщенность мест обитания холерных вибрионов в Юго-Восточной Азии и Калмыкии, а также различные экологические условия их существования обусловили их генетическое разнообразие.
Основной вопрос генетического разнообразия нетоксигенных вибрионов Эль Тор - их способность к реверсии в токсигенные эпидемически опасные клоны. Результаты проведенного исследования указали на принципиальные различия по этому свойству между нетоксигенными вибрионами из сравниваемых территорий. В эндемичных по холере регионах циркулируют популяции нетоксигенных вибрионов с&А^срА+УР!2+У$Р+, которые могут представлять потенциальную эпидемическую опасность. Присутствие генов ШрА в составе УРЫ определяет реальную возможность приобретения ими генов холерного токсина в результате фаговой конверсии, а наличие интактных островов пандемичности может обеспечить им эпидемический потенциал. Напротив, циркулирующие в Калмыкии холерные вибрионы сХА-^рА-УР^ДУР- и сХА^срА+УР^УР- являются эпидемически безопасными вследствие отсутствия островов пандемичности и неспособности вызывать развитие холерной инфекции, что показано нами ранее в экспериментах на модельных животных [25].
Другой не менее важный вопрос - происхождение нетоксигенных холерных вибрионов Эль Тор, выделяемых из водоемов Калмыкии. Для его понимания построено филогенетическое дерево на основе анализа полногеномных нуклеотидных последовательностей 52 нетоксигенных и 8 токсигенных штаммов, изолированных как в Калмыкии, так и на территориях, эндемичных по холере. Значительная часть их из эндемичных регионов (кластер I), имеющих генотип с&А^срА+УР!-2+У$Р+ и относящихся к единому ST69, являются, видимо, производными токсигенных. Такие изоляты не обнаружены в Калмыкии. Вместе с тем установлено, что на территориях обоих типов циркулируют нетоксигенные вибрионы с&А^срА-УР!-2Д+У$Р~, которые входят в состав одного и того же кластера IV, хотя относятся к 14 разным ST. Сопоставление нуклеотидных последовательностей полных геномов 23 нетокси-генных штаммов ctrA~tcpA-VPI-2Д+VSP- (кластер
IV) также указало на их большое генетическое разнообразие и выраженную филогенетическую обособленность от токсигенных, различия с которыми составляли 33597-36870 SNPs. Этот вывод совпадает с результатами SNP-анализа холерных вибрионов с таким генотипом других исследователей [9, 10, 22]. Данная явно филогенетически обособленная группа нетоксигенных холерных вибрионов, видимо, может иметь независимое происхождение, сформировавшись на ранних этапах эволюции V. с^1егае 01. Наибольший интерес представляет тот факт, что для Калмыкии характерны штаммы Р1-2^$Р-, принадлежащие к ST75 и образующие отдельный кластер III, значительно отличающийся как от кластера I токсигенных вибрионов и их производных (на 7545-10203 SNPs), так и от нетоксигенн-ных изолятов из кластера IV (на 26052-26677 SNPs). Выявленная филогенетическая обособленность таких изолятов из Калмыкии полностью совпадает с результатами MLST-типирования холерных вибрионов с тем же генотипом с£гА^срА^Р!-2^$Р~, изредка выделяемых в других регионах России [26]. Следует отметить, что штаммы данного сиквенс-ти-па выделялись также в водоемах Сибири и Дальнего Востока и имели завозное происхождение [27].
Происхождение этих вибрионов остается неясным. Можно лишь предполагать, что они являются промежуточной филогенетической линией, образованной в процессе эволюционного формирования токсигенных клонов. Последующее приобретение ими через горизонтальный перенос новых мобильных элементов вирулентности и пандемичности, вероятно, могло привести к образованию эпидемически опасного клона.
Экологические особенности водоемов Республики Калмыкия могли способствовать длительному переживанию нетоксигенных вибрионов на этой территории. Вместе с тем, по всей видимости, происходит и периодический занос холерных вибрионов cíxA~tcpA+VPI-2+VSP- в Калмыкию из регионов, эндемичных по холере. Основным аргументом в пользу такой возможности является наличие у ряда штаммов из Калмыкии не только общего генотипа с некоторыми изолятами из Юго-Восточной Азии, но и сиквенс-типа. Эти данные согласуются с результатами других исследователей, полученными при использовании ПЦР-анализа [24].
Таким образом, показано большое генетическое разнообразие изученных нетоксигенных штаммов по составу мобильных элементов с генами патогенно-сти и пандемичности. Установлено, что нетоксиген-ные холерные вибрионы Эль Тор, циркулирующие на эндемичных по холере территориях, относятся к двум основным генотипам: cíxA~tcpA+VPI-2+VSP+ и с&А^срА^Р!-2Д^$Р~. В отличие от них, на территории Калмыкии за исследуемый период не выделено ни одного нетоксигенного штамма с интактными островами пандемичности. Вместе с тем установлено присутствие в Калмыкии популяций холерных ви-
брионов как со специфическим генотипом сША~^рА+ VPI-2+VSP-, так и с общим для эндемичных и неэндемичных по холере территорий генотипом ^рА^Р!-2Д^$Р. Результаты SNP-типирования показали, что холерные вибрионы, имеющие генотип с£гА^срА^Р!-2Д^$Р- и циркулирующие на территориях обоих типов, филогенетически близки друг с другом, но обособлены от токсигенных штаммов. Установлено, что холерные вибрионы с^А^срА^Р!-2+ VSP- образуют отдельный кластер, удаленный как от токсигенных, так и от нетоксигенных изолятов ^рА^Р!-2Д^$Р~. Тем не менее этот кластер филогенетически более близок с токсигенными по сравнению с указанными выше нетоксигенными изоля-тами. Анализ полученных данных свидетельствует о том, что нетоксигенные V. ^о1егае 01 биовара Эль Тор, способные, видимо, к длительному сохранению в водоемах Калмыкии, являются эпидемически безопасными.
Конфликт интересов. Авторы подтверждают отсутствие конфликта финансовых/нефинансовых интересов, связанных с написанием статьи.
Список литературы
1. Hu D., Liu B., Feng L., Ding P., Guo X., Wang M., Cao B., Reeves P.R., Wang L. Origins of the current seventh cholera pandemic. Proc. Natl Acad. Sci. USA. 2016; 113(48):Е7730-Е7739. DOI: 10.1073/pnas.1608732113.
2. Москвитина Э.А., Янович Е.Г., Куриленко М.Л., Крупников В.Д., Титова С.В., Левченко Д.А., Водопьянов А.С., Лопатин А.А., Иванова С.М., Мишанькин Б.М., Кривенко А.С., Анисимова Г.Б., Носков А.К. Холера: мониторинг эпидемиологической обстановки в мире и
на 2020 г. Проблемы особо опасных инфекций. 2020; 2:38-47. DOI: 10.21055/0370-1069-2020-2-38-47.
3. 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. DOI: 10.18821/1560-95252018-23-5-242-250.
4. Karaolis D.K., Johnson J.A., Bailey C.C., Boedeker E.C., Kaper J.B., Reeves P.R. A Vibrio cholerae pathogenicity island associated with epidemic and pandemic strains. Proc. Natl Acad. Sci. USA. 1998; 95(6):3134-9. DOI: 10.1073/pnas.95.6.3134.
5. Waldor M.K., Mekalanos J.J. Lysogenic conversion by a filamentous phage encoding cholera toxin. Science. 1996; 272(5270):1910-4. DOI: 10.1126/science.272.5270.1910.
6. Jermyn W.S., Boyd E.F. Characterization of a novel Vibrio pathogenicity island (VPI-2) encoding neuraminidase (nanH) among toxigenic Vibrio cholerae isolates. Microbiology (Reading). 2002; 148(Pt 11):3681-93. DOI: 10.1099/00221287-148-11-3681.
7. Dziejman M., Balon E., Boyd D., Fraser C.M., Heidelberg J.F., Mekalanos J.J. Comparative genomic analysis of Vibrio cholerae: genes that correlate with cholera endemic and pandemic disease. Proc. Natl Acad. Sci. USA. 2002; 99(3):1556-61. DOI: 10.1073/ pnas.042667999.
8. Смирнова Н.И., Кульшань Т.А., Баранихина Е.Ю., Краснов Я.М., Агафонов Д.А., Кутырев В.В. Структура генома и происхождение нетоксигенных штаммов Vibrio chole-те биовара Эль Тор с различной эпидемиологической значимостью. Генетика. 2016; 52(9):1029-41. DOI: 10.7868/ S0016675816060126.
9. Siriphap A., Leekitcharoenphon P., Kaas R.S., Theethakaew Ch., Aarestrup F.M., Sutheinkul O., Hendriksen R.S. Characterization and genetic variation of Vibrio cholerae isolated from clinical and environmental sources in Thailand. PLoS ONE. 2017; 12(1):eb169324. DOI: 10.1371/journal.pone.0169324.
10. Wang H., Yang Ch., Sun Z., Zheng W., Yu H., Wu Y., Didelot X., Yang R., Pan J., Cui Y. Genomic epidemiology of Vibrio cholerae reveals the regional and global spread of two epidemic non-toxigenic lineages. PLoS Negl. Trop. Dis. 2020; 14(2):e0008046. DOI: 10.1371/journal.pntd.0008046.
11. Левченко Д.А., Крутиков В.Д., Водопьянов А.С., Титова С.В., Архангельская И.В., Непомнящая Н.Б., Ежова М.И. ГИС: возможности анализа данных фено- и генотипирования холерных вибрионов О1 серогруппы Эль Тор, изолированных из
водных объектов окружающей среды на территории Российской Федерации. Журнал микробиологии, эпидемиологии и иммунобиологии. 2016; 6:19-25. DOI: 10.36233/0372-9311-2016-6-19-25.
12. Кулешов К.В., Маркелов М.Л., Дедков В.Г., Водопьянов С.О., Водопьянов А.С., Керманов А.В., Писанов Р.В., Крутиков В.Д., Мазрухо А.Б., Малеев В.В., Шипулин Г.А. Филогенетический анализ геномов штаммов Vibrio cholerae, выделенных на территории Ростовской области. Журнал микробиологии, эпидемиологии и иммунобиологии. 2013; 6:13-20.
13. Зубкова Д.А., Кругликов В.Д., Архангельская И.В., Водопьянов А.С., Непомнящая Н.Б., Водопьянов С.О. Генетические особенности штаммов холерных вибрионов О1 серогруппы ctxA~tcpA+, выделенных из водных объектов Российской Федерации, охарактеризованные с помощью новой геоинформационной системы. Здоровье населения и среда обитания. 2014; 9:32-5.
14. Титова С.В., Монахова Е.В. О потенциальной опасности нетоксигенных штаммов холерных вибрионов, содержащих гены токсин-коррегулируемых пилей адгезии. Эпидемиология и инфекционные болезни. Актуальные вопросы. 2016; 5:65-72.
15. Миронова Л.В., Пономарева А.С., Хунхеева Ж.Ю., Гладких А.С., Балахонов С.В. Генетическое разнообразие Vibrio cholerae О1 El Tor при эпидемических осложнениях в Сибирском и Дальневосточном регионах. Молекулярная генетика, микробиология и вирусология. 2019; 37(4):165-72. DOI: 10.17116/ molgen201937041165.
16. Mukhopadhyay A.K., Chakraborty S., Takeda Y., Nair G.B., Berg D.E. Characterization of VPI pathogenicity island and CTXphi prophage in environmental strains of Vibrio cholerae. J. Bacteriol. 2001; Г83(16):4737-46. DOI: 10.1128/JB.183.16.4737-4746.2001.
17. Faruque S.M., Chowdhury N., Kamruzzaman M., Dziejman M., Rahman M.H., Sack D.A., Nair G.B., Mekalanos J.J. Genetic diversity and virulence potential of environmental Vibrio cholerae population in a cholera-endemic area. Proc. Natl Acad. Sci. USA. 2004; 101(7):2123-8. DOI: 10.1073/pnas.0308485100.
18. O'Shea Y.A., Reen F.J., Quirke A.M., Boyd E.F. Evolutionary genetic analysis of the emergence of epidemic Vibrio cholerae isolates on the basis of comparative nucleotide sequence analysis and multilocus virulence gene profiles. J. Clin. Microbiol. 2004; 42(10):4657-71. DOI: 10.1128/JCM.42.10.4657-4671.2004.
19. Pang B., Yan M., Cui Z., Ye X., Diao B., Ren Y., Gao S., Zhang L., Kan B. Genetic diversity of toxigenic and nontoxigenic Vibrio cholerae serogrups O1 and O139 revealed by array-based comparative genomic hybridization. J. Bacteriol. 2007; 189(13):4837-49. DOI: 10.1128/JB.01959-06.
20. Водопьянов А.С., Водопьянов С.О., Мишанькин М.Б., Сучков И.Ю., Мишанькин Б.Н. Вариабельные тандемные повторы, выявленные при компьютерном анализе генома Vibrio choleraе. Биотехнология. 2001; 6:85-8.
21. Водопьянов А.С., Водопьянов С.О., Олейников И.П., Мишанькин Б.Н. INDEL-типирование штаммов Vibrio cholerae. Эпидемиология и инфекционные болезни. 2017; 22(4):195-200. DOI: 10.18821/1560-9529-2017-22-4-195-200.
22. 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.
23. Mavian C., Paisie T.K., Alam M.T., Browne C., Beau De Rochars V.M., Nembrini S., Cash M.N., Nelson E.J., Azarian T., Ali A., Morris J.G. Jr, Salemi M. Toxigenic Vibrio cholerae evolution and establishment of reservoirs in aquatic ecosystems. Proc. Natl Acad. Sci. USA. 2020; 117(14):7897-904. DOI: 10.1073/ pnas.1918763117.
24. Левченко Д.А., Архангельская И.В., Кругликов В.Д., Гаевская Н.Е., Ежова М.И., Ренгач М.В. Результаты мониторинга холерных вибрионов на территории Республики Калмыкия в 2013-2017 гг. Эпидемиология и инфекционные болезни. Актуальные вопросы. 2019; 9(4):6-11. DOI: 10.18565/ epidem.2019.94.6-11.
25. Смирнова Н.И., Агафонова Е.Ю., Щелканова Е.Ю., Агафонов Д.А., Краснов Я.М., Ливанова Л.Ф., Кутырев В.В. Геномное разнообразие нетоксигенных штаммов Vibrio cholerae O1, выделенных на территории России и сопредельных стран. Молекулярная генетика, микробиология и вирусология. 2018; 36(2):76-86. DOI: 10.18821/0208-0613-2018-36-2-76-84.
26. Миронова Л.В., Афанасьев М.В., Гольдапель Э.Г., Балахонов С.В. Мультилокусное сиквенс-типирование штаммов Vibrio cholerae разной эпидемической значимости. Молекулярная генетика, микробиология и вирусология. 2015; 33(2):26-32.
27. 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. DOI: 10.21055/0370-1069-2020-1-115-123.
References
1. Hu D., Liu B., Feng L., Ding P., Guo X., Wang M., Cao B., Reeves P.R., Wang L. Origins of the current seventh cholera pandemic. Proc. Natl Acad. Sci. USA. 2016; 113(48):E7730-E7739. DOI: 10.1073/pnas.1608732113.
2. Moskvitina E.A., Yanovich E.G., Kurilenko M.I., Kruglikov V.D., Titova S.V., Levchenko D.A., Vodop'yanov A.S., Lopatin A.A., Ivanova S.M., Mishan'kin B.M., Krivenko A.S., Anisimova G.B., Noskov A.K. [Cholera: monitoring of epidemiological situation around the world and in Russia (2010-2019). Forecast for 2020]. Problemy Osobo Opasnykh Infektsii [Problems of Particularly Dangerous Infections]. 2020; (2):38-47. DOI: 10.21055/0370-10692020-2-38-47.
3. Mironova L.V. [Current views on objective laws of a cholera epidemic process: ecological and molecular-biological aspects]. Epidemiologiya i Infectionnye Bolezni [Epidemiology and Infectious Diseases]. 2018; 23(5):242-50. DOI: 10.18821/1560-9525-2018-235-242-250.
4. Karaolis D.K., Johnson J.A., Bailey C.C., Boedeker E.C., Kaper J.B., Reeves P.R. A Vibrio cholerae pathogenicity island associated with epidemic and pandemic strains. Proc. Natl Acad. Sci. USA. 1998; 95(6):3134-9. DOI: 10.1073/pnas.95.6.3134.
5. Waldor M.K., Mekalanos J.J. Lysogenic conversion by a filamentous phage encoding cholera toxin. Science. 1996; 272(5270):1910-4. DOI: 10.1126/science.272.5270.1910.
6. Jermyn W.S., Boyd E.F. Characterization of a novel Vibrio pathogenicity island (VPI-2) encoding neuraminidase (nanH) among toxigenic Vibrio cholerae isolates. Microbiology (Reading). 2002; 148(Pt 11):3681-93. DOI: 10.1099/00221287-148-11-3681.
7. Dziejman M., Balon E., Boyd D., Fraser C.M., Heidelberg J.F., Mekalanos J.J. Comparative genomic analysis of Vibrio cholerae: genes that correlate with cholera endemic and pandemic disease. Proc. Natl Acad. Sci. USA. 2002; 99(3):1556-61. DOI: 10.1073/ pnas.042667999.
8. Smirnova N.I., Kul'shan T.A., Baranikhina E.Yu., Krasnov Ya.M., Agafonov D.A., Kutyrev V.V. [Genome structure and origin of non-toxigenic Vibrio cholerae El Tor strains with different epide-miological sig nificance]. Genetika [Genetics]. 2016; 52(9):1029-41. DOI: 10.7868/S0016675816060126.
9. Siriphap A., Leekitcharoenphon P., Kaas R.S., Theethakaew Ch., Aarestrup F.M., Sutheinkul O., Hendriksen R.S. Characterization and genetic variation of Vibrio cholerae isolated from clinical and environmental sources in Thailand. PLoS ONE. 2017; 12(1):eb169324. DOI: 10.1371/journal.pone.0169324.
10. Wang H., Yang Ch., Sun Z., Zheng W., Yu H., Wu Y., Didelot X., Yang R., Pan J., Cui Y. Genomic epidemiology of Vibrio cholerae reveals the regional and global spread of two epidemic nontoxigenic lineages. PLoS Negl. Trop. Dis. 2020; 14(2):e0008046. DOI: 10.1371/journal.pntd.0008046.
11. Levchenko D.A., Kruglikov V.D, Vodop'yanov A.S., Titova S.V., Arkhangel'skaya I.V., Nepomnyashchaya N.B., Ezhova M.I. [GIS: capabilities of data analysis of pheno- and genotyping of El Tor O1 serogroup cholera vibrios isolated from surface water bodies in the Russia Federation]. ZhurnalMikrobiologii, Epidemiologii i Immunobiologii [Journal of Microbiology, Epidemiology and Immunobiology]. 2016; 6:19-25. DOI: 10.36233/0372-9311-20166-19-25.
12. Kuleshov K.V., Markelov M.L., Dedkov V.G., Vodop'yanov S.O., Vodop'yanov A.S., Kermanov A.V., Pisanov R.V., Kruglikov V.D., Mazrukho A.B., Maleev V.V., Shipulin G.A. [Phylogenetic analysis of genomes of Vibrio cholerae strains isolated on the territory of Rostov region]. Zhurnal Mikrobiologii, Epidemiologii i Immunobiologii [Journal of Microbiology, Epidemiology and Immunobiology]. 2013; 6:13-20.
13. Zubkova D.A., Kruglikov V.D., Arkhangel'skaya I.V., Vodop'yanov A.S Nepomnyashchaya N.B., Vodop'yanov S.O. [Genetic features of strains of Vibrio cholerae O1 ctxA~tcpA+, isolated from water bodies of the Russian Federation, described using a new geo-information systems]. Zdorov'e Naseleniya i Sreda Obitaniya [Public Health and Life Environment]. 2014; 9(258):32-5.
14. Titova S.V., Monakhova E.V. [Potential hazard of non-toxi-genic Vibrio cholerae strains containing genes of toxin-coregu-lated pilus of adhesion]. Epidemiologiya i Infektsionnye Bolezni. Aktualnye Voprosy [Epidemiology and Infectious Diseases. Current Items]. 2016; 5:65-7(1
15. Mironova L.V., Ponomareva A.S., Khunkheeva Zh.Yu., Gladkikh A.S., Balakhonov S.V. [Genetic diversity of Vibrio cholerae O1 El Tor during epidemic complications in the Siberian and Far East regions]. Molekulyarnaya Genetika, Mikrobiologiya i Virusologiya [Molecular Genetics, Microbiology and Virology]. 2019; 37(4):165-72. DOI: 10.17116/molgen201937041165.
16. Mukhopadhyay A.K., Chakraborty S., Takeda Y., Nair G.B., Berg D.E. Characterization of VPI pathogenicity island and CTXphi prophage in environmental strains of Vibrio cholerae. J. Bacteriol. 2001; 183(16):4737-46. DOI: 10.1128/JB.183.16.4737-4746.2001.
17. Faruque S.M., Chowdhury N., Kamruzzaman M., Dziejman M., Rahman M.H., Sack D.A., Nair G.B., Mekalanos J.J. Genetic diversity and virulence potential of environmental Vibrio cholerae population in a cholera-endemic area. Proc. Natl Acad. Sci. USA. 2004; 101(7):2123-8. DOI: 10.1073/pnas.0308485100.
18. O'Shea Y.A., Reen F.J., Quirke A.M., Boyd E.F. Evolutionary genetic analysis of the emergence of epidemic Vibrio cholerae isolates on the basis of comparative nucleotide sequence analysis and multilocus virulence gene profiles. J. Clin. Microbiol. 2004; 42(10):4657-71. DOI: 10.1128/JCM.42.10.4657-4671.2004.
19. Pang B., Yan M., Cui Z., Ye X., Diao B., Ren Y., Gao S., Zhang L., Kan B. Genetic diversity of toxigenic and nontoxigenic Vibrio cholerae serogrups O1 and O139 revealed by array-based comparative genomic hybridization. J. Bacteriol. 2007; 189(13):4837-49. DOI: 10.1128/JB.01959-06.
20. Vodop'yanov A.S., Vodop'yanov S.O., Mishan'kin M.B., Suchkov I.Yu., Mishan'kin B.N. [Variable tandem repeats revealed in computer analysis of Vibrio cholerae genome]. Biotetekhnologya [Biotechnology]. 2001; 6:85-8.
21. Vodop'yanov A.S., Vodop'yanov S.O., Oleynikov I.P., Mishan'kin B.N. [INDEL-genotyping of Vibrio cholerae strains]. Epidemiologiya i Infektsionnye Bolezni [Epidemiology and Infectious Diseases]. 2017; 22(4):195-200. DOI: 10.18821/1560-9529-201722-4-195-200.
22. 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.
23. Mavian C., Paisie T.K., Alam M.T., Browne C., Beau De Rochars V.M., Nembrini S., Cash M.N., Nelson E.J., Azarian T., Ali A., Morris J.G. Jr, Salemi M. Toxigenic Vibrio cholerae evolution and establishment of reservoirs in aquatic ecosystems. Proc. Natl Acad. Sci. USA. 2020; 117(14):7897-904. DOI: 10.1073/ pnas.1918763117.
24. Levchenko D.A., Arkhangel'skaya I.V., Kruglikov V.D, Gaevskaya N.E., Ezhova M.I., Rengach M.V. [Results of Vibrio cholerae monitoring in the Republic of Kalmykia in 2013-2017].
Epidemiologiya i Infektsionnye Bolezni. Aktualnye Voprosy [Epidemiology and Infectious Diseases. Current Items]. 2019; 9(4):6-11. DDI: 10.18565/epidem.2019.94.6-11.
25. Smimova N.I., Agafonova E.Y., Shchelkanova E.Y., Agafonov D.A., Krasnov Y.M., Livanova L.F., Kutyrev V. V. [Genomic diversity of non-toxigenic Vibrio cholerae 01 strains isolated in the territory of Russia and neighboring states]. Molekulyarnaya Genetika, Mikrobiologiya i Virusologiya [Molecular Genetics Microbiology and Virology]. 2018; 3:76-84. DOI: 10.18821/02080613-2018-36-2-76-84.
26. Mironova L.V., Afanas'ev M.V., Gol'dapel E.G., Balakhonov S.V. [Multilocus sequence typing of Vibrio cholerae strains with different epidemic significance] Molekularnaya Genetika, Mikrobiologiya i Virusologiya [Molecular Genetics Microbiology and Virology]. 2015; 33(2j:26-32.
27. Mironova L.V., Bochalgin N.O., Gladkikh A.S., Feranchuk S.I., Ponomareva A.S., Balakhonov S.V. Phylogenetic affinity and genome structure features of ctxAB1cpA+ Vibrio cholerae from the surface waterbodies in the territory that is non-endemic as regards cholera. Problemy Osobo Opasnykh Infektsii [Problems of Particularly Dangerous Infections]. 2020; 1:115-123. DOI: 10.21055/03701069-2020-1-115-123.
Authors:
Kritsky A.A., Smirnova N.I., Gracheva I.V., Katyshev A.D., Kutyrev V.V. Russian Research Anti-Plague Institute "Microbe". 46, Universitetskaya St., Saratov, 410005, Russian Federation. E-mail: rusrapi@microbe.ru.
Kalyaeva T.B., Obrotkina N.F. Elista Plague Control Station. Post Box 28, Elista, 358000, Russian Federation. E-mail: pestis-kalmykia@yandex.ru.
Об авторах:
Крицкий А.А., Смирнова Н.И., Грачева И.В., Катышев А.Д., Кутырев В.В. Российский научно-исследовательский противочумный институт «Микроб». Российская Федерация, 410005, Саратов, ул. Университетская, 46. E-mail: rusrapi@microbe.ru.
Каляева Т.Б., Оброткина Н.Ф. Элистинская противочумная станция. Российская Федерация, 358000, Элиста, Главпочтамт, а/я 28. E-mail: pestis-kalmykia@yandex.ru.
