microbeПроблемы особо опасных инфекцийProblems of Particularly Dangerous Infections0370-10692658-719XRussian Research Anti-Plague Institute “Microbe”10.21055/0370-1069-2020-3-89-96microbe-1368Research ArticleОРИГИНАЛЬНЫЕ СТАТЬИORIGINAL ARTICLESФено- и генотипические особенности нетоксигенных штаммов холерных вибрионов различного происхождения, изолированных на территории РоссииPheno- and Genotypical Features of Non-Toxigenic Strains of Cholera Vibrios of Different Origins, Isolated in the Territory of Russiahttps://orcid.org/0000-0002-5073-2918ЛевченкоД. А.LevchenkоD. A.

Российская Федерация, 344002, Ростов-на-Дону, ул. М . Г орького, 117/40

117/40, M. Gor`kogo St., Rostov-on-Don, 344002, Russian Federation

levchenko_da@antiplague.ruhttps://orcid.org/0000-0003-4749-3837КругликовВ. Д.KruglikovV. D.

Российская Федерация, 344002, Ростов-на-Дону, ул. М . Г орького, 117/40

117/40, M. Gor`kogo St., Rostov-on-Don, 344002, Russian Federation

plague@aaanet.ruhttps://orcid.org/0000-0002-0762-3628ГаевскаяН. Е.GaevskayaN. E.

Российская Федерация, 344002, Ростов-на-Дону, ул. М . Г орького, 117/40

117/40, M. Gor`kogo St., Rostov-on-Don, 344002, Russian Federation

plague@aaanet.ruВодопьяновА. С.Vodop’yanovA. S.

Российская Федерация, 344002, Ростов-на-Дону, ул. М . Г орького, 117/40

ORCID: https://orcid.org/0000-0001-8884-9681

117/40, M. Gor`kogo St., Rostov-on-Don, 344002, Russian Federation

plague@aaanet.ruhttps://orcid.org/0000-0003-0868-6791НепомнящаяН. Б.NepomnyashchayaN. V.

Российская Федерация, 344002, Ростов-на-Дону, ул. М . Г орького, 117/40

117/40, M. Gor`kogo St., Rostov-on-Don, 344002, Russian Federation

plague@aaanet.ruФКУЗ «Ростовский-на-Дону научно-исследовательский противочумный институт»РоссияRostov-on-Don Research Anti-Plague InstituteRussian Federation202019102020038996Copyright © Левченко Д.А., Кругликов В.Д., Гаевская Н.Е., Водопьянов А.С., Непомнящая Н.Б., 20202020Левченко Д.А., Кругликов В.Д., Гаевская Н.Е., Водопьянов А.С., Непомнящая Н.Б.Levchenkо D.A., Kruglikov V.D., Gaevskaya N.E., Vodop’yanov A.S., Nepomnyashchaya N.V.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://journal.microbe.ru/jour/article/view/1368Цель

Цель. Анализ фенотипической характеристики и выявление особенностей генотипической организации нетоксигенных штаммов холерных вибрионов, имеющих различное происхождение и изолированных на территории России.

Материалы и методы

Материалы и методы. Использована выборка из 548 нетоксигенных штаммов, полученная с помощью авторской пополняемой ГИС «Холера 1989–2014». ПЦР -генотипирование проводили в соответствии со «Способом идентификации нетоксигенных штаммов холерных вибрионов О1 серогруппы с помощью ПЦР для выделения генетических детерминант». Кластерный анализ проводили с использованием метода UPGMA. Построение дендрограммы осуществляли с помощью программы MEGA 5.

Результаты и обсуждение

Результаты и обсуждение. Показана типичность штаммов V. cholerae по культурально-морфологическим, серологическим и биохимическим свойствам. Выявлена изменчивость изучаемых штаммов по признаку фаголизабельности. Определены уникальные фаготипы, ранее не встречавшиеся на территории России. Популяция нетоксигенных штаммов холерных вибрионов О139 серогруппы была генетически однородной в отличие от изолятов V. cholerae O1 El Tor и имела идентичные ПЦР -генотипы. Показана универсальность метода ПЦР -генотипирования по 14 генам-мишеням, позволяющего дифференцировать изученные штаммы V. cholerae О1 и O139, а также выявлять различия среди штаммов О139, выделенных в различных географических регионах страны.

Aim

Aim. Analysis of the phenotypic characteristics and identification of peculiarities of the genotypic organization in non-toxigenic strains of cholera vibrios having different origin, isolated in Russia.

Materials and methods

Materials and methods. A sample of 548 non-toxigenic strains obtained using the author’s updated GIS “Cholera 1989–2014” was used. PCR genotyping was carried out in accordance with the patented “Method for the identification of non-toxigenic strains of cholera vibrio O1 serogroup using PCR to isolate genetic determinants.” Cluster analysis was performed applying the UPGMA method. The dendrogram was constructed using MEGA 5 software package.

Results and discussion

Results and discussion. Representative cultural-morphological, serological and biochemical properties of V. cholerae strains have been specified. The variability of the studied strains on the basis of phagolizability has been revealed. Unique phage-types not previously encountered in Russia have been identified. The population of non-toxigenic strains of cholera vibrio O139 serogroup is genetically homogeneous in contrast to V. cholerae O1 El Tor isolates and has identical PCR genotypes. The universality of the PCR genotyping by 14 target genes has been shown to differentiate the studied strains of V. cholerae O1 and O139, as well as to identify disparities among O139 strains isolated in different geographical regions of the country. 

холерный вибрионфено- и генотипнетоксигенные штаммыобъекты окружающей средыVibrio choleraepheno- and genotypenon-toxigenic strainsenvironmental objectsReferencesКругликов В.Д., Левченко Д.А., Титова С.В., Москвитина Э.А., Архангельская И.В., Гаевская Н.Е., Ежова М.И. Холерные вибрионы в водоемах Российской Федерации. Гигиена и санитария. 2019; 98(4):393–9. DOI: 10.18821/0016-9900-2019-98-4-393-399.Kruglikov V.D., Levchenko D.A., Titova S.V., Moskvitina E.A., Arkhangelskaya I.V., Gaevskaya N.E., Ezhova M.I. [Vibrio cholera in the waters of the Russian Federation]. Gigiena i Sanitariya [Hygiene and Sanitation]. 2019; 98 (4):393–9. DOI: 10.18821/0016-9900-2019-98-4-393-399.Москвитина Э.А., Янович Е.Г., Куриленко М.Л., Кругликов 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 остановки в мире и России (2010–2019 гг.). Прогноз на 2020 г. Проблемы особо опасных инфекций. 2020; 2:38–47. DOI: 10.21055/0370-1069-2020-2-38-47.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: 10.21055/0370-1069-2020-2-38-47Титова С.В., Монахова Е.В., Архангельская И.В., Писанов Р.В., Непомнящая Н.Б. Природные популяции холерных вибрионов как резервуар генов факторов патогенности. Здоровье населения и среда обитания. 2016; 5:45–7.Titova S.V., Monakhova E.V., Arkhangel’skaya I.V., Pisanov R.V., Nepomnyaschaya N.B. [Natural populations of Vibrio cholerae as a reservoir of virulence-associated genes]. Zdorov’e Naseleniya i Sreda Obitaniya [Public Health and Life Environment]. 2016; 5:45–7.Титова С.В., Монахова Е.В. О потенциальной опасности нетоксигенных штаммов холерных вибрионов, содержащих гены токсин-корегулируемых пилей адгезии. Эпидемиология и инфекционные болезни. Актуальные вопросы. 2016; 5:65–72.Titova S.V., Monakhova E.V. [Potential danger of nontoxigenic Vibrio cholerae strains containing genes for toxin-coregulated adhesion pili]. Epidemiologiya i Infektsionnye Bolezni. Aktual’nye Voprosy [Epidemiology and Infectious Diseases. Current Items]. 2016; 5:65–72.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 РФ, охарактеризованные с помощью новой геоинформационной системы. Здоровье население и среда обитания. 2014; 9:32–5.Zubkova D.A., Kruglikov V.D., Arkhangelskaja I.V., Vodopyanov A.S., Nepomnyaschaya N.B., Vodopyanov S.O. [Genetic features of strains V. cholerae О1 CTXA-TCPA+, isolated from water bodies of the Russian Federation, described using a new geoinformation systems]. Zdorov’e Naseleniya i Sreda Obitaniya [Public Health and Life Environment]. 2014: 9:32–4.Монахова Е.В. Стратегия вирулентности холерных вибрионов и пути ее реализации (обзор). Проблемы особо опасных инфекций. 2013; 4:60–8.Monakhova E.V. Cholera vibrio virulence strategy and ways of its realization (scientific review). Problemy Osobo Opasnykh Infektsii [Problems of Particularly Dangerous Infections]. 2013; (4):60–8. DOI: 10.21055/0370-1069-2013-4-60-68.Осин А.В., Ерошенко Г.А., Коннов Н.П., Кузнецов О.С., Смирнова Н.И. Фенотипический и генетический анализ штаммов Vibrio cholerae O139 серогруппы, выделенных из внешней среды. Проблемы особо опасных инфекций. 2000; 80:93–100.Osin A.V., Eroshenko G.A., Konnov N.P., Kuznetsov O.S., Smirnova N.I. [Phenotypic and genetic analysis of Vibrio cholerae strains of O139 serogroup, isolated from environment]. Problemy Osobo Opasnykh Infektsii [Problems of Particularly Dangerous Infections]. 2000; 80:93–100.Tamura K., Peterson D., Peterson N., Stecher G., Nei M., Kumar S. MEGA5: molecular evolutionary genetics analysis using maximum likelihood, evolutionary distance, and maximum parsimony methods. Mol. Biol. Evol. 2011; 28:2731–9. DOI: 10.1093/molbev/msr121.Tamura K., Peterson D., Peterson N., Stecher G., Nei M., Kumar S. MEGA5: molecular evolutionary genetics analysis using maximum likelihood, evolutionary distance, and maximum parsimony methods. Mol. Biol. Evol. 2011; 28:2731–9. DOI: 10.1093/molbev/msr121.Кругликов В.Д., Левченко Д.А., Водопьянов А.С., Непомнящая Н.Б. ПЦР -генотипирование нетоксигенных штаммов холерных вибрионов как один из подходов их актуализации в плане эпидназора за холерой. Эпидемиология и инфекционные болезни. Актуальные вопросы. 2018; 2:28–35.Kruglikov V.D., Levchenko D.A., Vodopyanov A.S., Nepomnyashchaya N.B. [PCR genotyping of non-toxigenic Vibrio cholerae strains as one of approaches to their actualization in terms of epidemiological surveillance of cholera]. Epidemiologiya i Infektsionnye Bolezni. Aktual’nye Voprosy [Epidemiology and Infectious Diseases. Current Items]. 2018; 2:28–35.Гаевская Н.Е., Македонова Л.Д. Использование бактериофагов в лабораторной диагностике холеры. Клиническая лабораторная диагностика. 2016; 12(61):849–52. DOI: 10.18821/0869-2084-2016-61-12-849-852.Gaevskaya N.E., Makedonova L.D. [The application of bacteriophages in laboratory diagnostic of cholera]. Klinicheskaya Laboratornaya Diagnostika [Russian Clinical Laboratory Diagnostics]. 2016; 12(61):849–52. DOI: 10.18821/0869-2084-2016-61-12-849-852.Tock M.R., Dryden D.T. The biology of restriction and anti-restriction. Curr. Opin. Microbiol. 2005; 8(4):466–72. DOI: 10.1016/j.mib.2005.06.003.Tock M.R., Dryden D.T. The biology of restriction and anti-restriction. Curr. Opin. Microbiol. 2005; 8(4):466–72. DOI: 10.1016/j.mib.2005.06.003.Labrie S.J., Samson J., Moineau S. Bacteriophage resistance mechanisms. Nat. Rev. Microbiol. 2010; 8(5):317–27. DOI: 10.1038/nrmicro2315.Labrie S.J., Samson J., Moineau S. Bacteriophage resistance mechanisms. Nat. Rev. Microbiol. 2010; 8(5):317–27. DOI: 10.1038/nrmicro2315.Kuleshov K.V., Vodop’ianov S.O, Markelov M.L., Dedkov V.G., Kermanov A.V., Kruglikov V.D., Vodop’ianov A.S., Pisanov R.V., Mazrukho A.B., Shipulin G.A. Draft genome sequences of Vibrio cholerae O1 El Tor strains 2011 EL-301 and P-18785, isolated in Russia. Genome announc. 2013; 1(4):e00659-13. DOI: 10.1128/genomeA.00659-13.Kuleshov K.V., Vodop’ianov S.O, Markelov M.L., Dedkov V.G., Kermanov A.V., Kruglikov V.D., Vodop’ianov A.S., Pisanov R.V., Mazrukho A.B., Shipulin G.A. Draft genome sequences of Vibrio cholerae O1 El Tor strains 2011 EL-301 and P-18785, isolated in Russia. Genome announc. 2013; 1(4):e00659-13. DOI: 10.1128/genomeA.00659-13.Миронова Л.В., Балахонов С.В., Хунхеева Ж.Ю., Пономарева А.С., Басов Е.А., Гладких А.С., Бочалгин Н.О., Урбанович Л.Я. Актуальные вопросы совершенствования эпидемиологического надзора за холерой: эпидемиологические и молекулярно-генетические закономерности обнаружения холерного вибриона в объектах окружающей среды. Инфекция и иммунитет. 2017; 5:371.Mironova L.V., Balakhonov S.V., Khunkheeva Zh.Yu., Ponomareva A.S., Basov E.A., Gladkikh A.S., Bochalgin N.O., Urbanovich L.Ya. [Relevant issues of improvement of epidemiological surveillance over cholera: epidemiological and molecular-genetic regularities of cholera vibrio detection in environmental objects]. Infektsiya i Immunitet [Russian Journal of Infection and Immunity]. 2017; 5:371.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 О1, выделенные на территории России и сопредельных стран. Молекулярная генетика, микробиология и вирусология. 2018; 2:76–86. DOI: 10.18821/0208-0613-2018-36-2-76-84.Smirnova N.I., Agafonova E.Y., Shchelkanova E.Yu., Agafonov D.A., Krasnov Ya.M., Livanova L.F., Kutyrev V.V. [Genomic diversity of nontoxigenic Vibrio cholerae O1 strains isolated in the territory of Russia and neighboring states]. Molekulyarnaya Genetika, Mikrobiologiya i Virusologiya [Molecular Genetics, Microbiology and Virology]. 2018; 2:76–84. DOI: 10.18821/0208-0613-2018-36-2-76-84.Germyn W.S., Boyd E.F. Characterization of a novel Vibrio pathogenicity island (VPI-2) encoding neuraminidase (nanH) among toxigenic Vibrio cholerae isolates. Microbiology. 2002; 148:3681–93. DOI: 10,1099/00221287-148-11-3681.Germyn W.S., Boyd E.F. Characterization of a novel Vibrio pathogenicity island (VPI-2) encoding neuraminidase (nanH) among toxigenic Vibrio cholerae isolates. Microbiology. 2002; 148:3681–93. DOI: 10,1099/00221287-148-11-3681.Сизова Ю.В., Писанов Р.В., Водопьянов А.С., Черепахина И.Я., Бурлакова О.С. Фенотипический и генотипический анализ токсинопродукции типичных и атипичных штаммов холерных вибрионов в стрессовых условиях окружающей среды. Современные проблемы науки и образования. 2017; 3. URL: http://www.science-education.ru/article/view?id=26439 (дата обращения 03.11.2019).Sizova Ya.V., Pisanov R.V., Vodopyanov A.S., Cherepakhina I.Ya., Burlakova O.S. [Phenotypic and genotypic analysis of toxinproduction of typical and atypical stamps of Vibrio cholerae in stress environmental conditions]. Sovremennye Problemy Nauki i Obrazovaniya [Modern Problems of Science and Education]. 2017; 3. URL: http://www.science-education.ru/article/view?id=26439.Watnick P.I., Fullner K.J., Kolter R.A. A role for the mannose-sensitive hemagglutinin in biofilm formatom by Vibrio cholerae El Tor. J. Bacteriol. 1999; 181:3606–9. DOI: 10.1128/JB.181.11.3606-3609.1999Watnick P.I., Fullner K.J., Kolter R.A. A role for the mannose-sensitive hemagglutinin in biofilm formatom by Vibrio cholerae El Tor. J. Bacteriol. 1999; 181:3606–9. DOI: 10.1128/JB.181.11.3606-3609.1999Chiavelli D.A., Marsh J.W., Taylor R.K. The mannosesensitive hemagglutinin of Vibrio cholerae promotes adherence to zooplankton. Appl. Environ. Microbiol. 2001; 67(7):719–27. DOI: 10,1128/AEM.67.7.3220-3225.2001.Chiavelli D.A., Marsh J.W., Taylor R.K. The mannosesensitive hemagglutinin of Vibrio cholerae promotes adherence to zooplankton. Appl. Environ. Microbiol. 2001; 67(7):719–27. DOI: 10,1128/AEM.67.7.3220-3225.2001.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.