microbeПроблемы особо опасных инфекцийProblems of Particularly Dangerous Infections0370-10692658-719XRussian Research Anti-Plague Institute “Microbe”10.21055/0370-1069-2022-1-77-85microbe-1660Research ArticleОРИГИНАЛЬНЫЕ СТАТЬИORIGINAL ARTICLESИзучение с помощью панели МКА поверхностных антигенных детерминант атипичных по агглютинабельности штаммов Vibrio choleraeStudy of the Surface Antigenic Determinants of Vibrio cholerae Strains with Atypical Agglutinability Using the Panel of Monoclonal Antibodieshttps://orcid.org/0000-0001-5522-9097ЕвдокимоваВ. В.EvdokimovaV. V.

Евдокимова Вероника Вячеславовна

344002, Ростов-на-Дону, ул. М. Горького, 117/40

117/40, M. Gor’kogo St., Rostov-on-Don, 344002

nika_evd@mail.ruhttps://orcid.org/0000-0002-9866-3579АлексееваЛ. П.AlekseevaL. P.

344002, Ростов-на-Дону, ул. М. Горького, 117/40

117/40, M. Gor’kogo St., Rostov-on-Don, 344002

https://orcid.org/0000-0001-8159-7547ЯкушеваО. А.YakushevaO. A.

344002, Ростов-на-Дону, ул. М. Горького, 117/40

117/40, M. Gor’kogo St., Rostov-on-Don, 344002

https://orcid.org/0000-0002-4676-0377ЛевченкоД. А.LevchenkоD. A.

344002, Ростов-на-Дону, ул. М. Горького, 117/40

117/40, M. Gor’kogo St., Rostov-on-Don, 344002

https://orcid.org/0000-0002-6540-2778КругликовВ. Д.KruglikovV. D.

344002, Ростов-на-Дону, ул. М. Горького, 117/40

117/40, M. Gor’kogo St., Rostov-on-Don, 344002

https://orcid.org/0000-0003-3100-0049ЗюзинаВ. П.ZyuzinaV. P.

344002, Ростов-на-Дону, ул. М. Горького, 117/40

117/40, M. Gor’kogo St., Rostov-on-Don, 344002

https://orcid.org/0000-0001-8414-4965ЯговкинМ. Э.YagovkinM. E.

344002, Ростов-на-Дону, ул. М. Горького, 117/40

117/40, M. Gor’kogo St., Rostov-on-Don, 344002

ФКУЗ Ростовский-на-Дону научно-исследовательский противочумный институтРоссияRostov-on-Don Research Anti-Plague InstituteRussian Federation202219042022017785Copyright © Евдокимова В.В., Алексеева Л.П., Якушева О.А., Левченко Д.А., Кругликов В.Д., Зюзина В.П., Яговкин М.Э., 20222022Евдокимова В.В., Алексеева Л.П., Якушева О.А., Левченко Д.А., Кругликов В.Д., Зюзина В.П., Яговкин М.Э.Evdokimova V.V., Alekseeva L.P., Yakusheva O.A., Levchenkо D.A., Kruglikov V.D., Zyuzina V.P., Yagovkin M.E.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/1660

Цель работы – изучение поверхностных антигенных детерминант атипичных по признаку агглютинабельности штаммов Vibrio cholerae R‑варианта с помощью иммуноферментного анализа и панели моноклональных антител (МКА).

Материалы и методы

Материалы и методы. Исследовано 60 штаммов V. cholerae R‑варианта, выделенных из объектов окружающей среды на территориях бывшего СССР и субъектов Российской Федерации за 30-летний период (1988–2019 гг.), в реакции слайд-агглютинации с холерными диагностическими сыворотками, иммуноферментном анализе с использованием панели МКА к мембранным белкам и набора реагентов «Иммуноглобулины моноклональные диагностические, меченные пероксидазой хрена, сухие для серологической идентификации V. cholerae О1 и О139 (in vitro) методом ИФА и дот-ИФА».

Результаты и обсуждение

Результаты и обсуждение. Проведен анализ поверхностных структур атипичных по агглютинабельности штаммов V. cholerae R‑варианта иммуноферментным методом, который показал, что среди исследуемых штаммов, идентифицированных при выделении как V. Cholerae R‑варианта, регистрируются отдельные штаммы с различным количеством О‑антигена (диапазон оптической плотности от 0,261±0,002 до 1,312±0,003). Эпитопы специфического О‑антигена обнаружены у части «консервативных» штаммов (30 %), агглютинирующихся только сывороткой RO, и у нескольких штаммов (20 %), которые не имеют гена wbeT, детерминирующего его синтез, и потерявших агглютинабельность со всеми диагностическими холерными сыворотками, в том числе и RO. Эпитопы белковой природы, узнаваемые комплементарными МКА, с различной частотой представлены в составе поверхностных антигенов R‑вибрионов; снижение их представленности или отсутствие на поверхности клетки коррелирует с модификацией или утратой R‑ЛПС и сопровождается отрицательной реакцией агглютинации.

The aim of the work was to study surface antigenic determinants of V. cholerae R-variant strains using enzyme immunoassay and a panel of monoclonal antibodies (MAbs).

Materials and methods

Materials and methods. 60 strains of V. cholerae R-variant isolated from ambient environment objects in the territories of the former USSR and the constituent entities of the Russian Federation over a 30-year period (1988–2019) were investigated in the slide agglutination reaction with cholera diagnostic sera, enzyme immunoassay (ELISA) using the panel of MAbs specific to membrane proteins and a set of reagents “Monoclonal diagnostic immunoglobulins labeled with horseradish peroxidase, dry, for serological identification of V. cholerae O1 and O139 (in vitro) through ELISA and dot-ELISA”.

Results and discussion

Results and discussion. The analysis of the surface structures of V. cholerae R-variant strains with atypical agglutinability has been carried out applying enzyme immunoassay. It showed that individual strains with different amounts of O-antigen are registered among the studied strains identified at isolation as V. cholerae R-variant (the optical density range is from 0.261±0.002 to 1.312±0.003). Epitopes of specific O-antigen were found in some “conservative” strains (30 %) that are agglutinated only with RO serum, and in several strains (20 %) that do not have the wbeT gene that determines its synthesis, and lost agglutinability with all diagnostic cholera sera, including RO. The protein epitopes recognized by complementary MAbs are represented with varying frequency in the composition of surface antigens of R-vibrios; a decrease in their representation or absence on the cell surface correlates with the modification or loss of R-LPS and is accompanied by a negative agglutination reaction.

холерный вибрионR‑вариантагглютинабельностьмоноклональное антителоэпитопО‑антигенмембранный белок OmpTOmpUиммуноферментный анализVibrio choleraeR-variantagglutinabilitymonoclonal antibodyepitopeO-antigenouter membrane protein OmpTOmpUenzyme-linked immunosorbent assayReferencesАлексеева Л.П., Телесманич Н.Р., Ломов Ю.М., Храмов М.В., Кругликов В.Д., Агафонова В.В., Фатеева О.Ф., Чеботарев Д.А., Керманов А.В. Сравнительная оценка методов дотиммуноанализа и иммунохроматографии при выявлении холерных вибрионов О1 серогруппы. Журнал микробиологии, эпидемиологии и иммунобиологии. 2010; 6:88–93.Alekseeva L.P., Telesmanich N.R., Lomov Yu.M., Khramov M.V., Kruglikov V.D., Agafonova V.V., Fateeva O.F., Chebotarev D.A., Kermanov A.V. [Comparative evaluation of dot-immunoassay and immunochromatography in the detection of Vibrio cholerae O1 serogroup]. Zhurnal Mikrobiologii, Epidemiologii i Immunobiologii [Journal of Microbiology, Epidemiology and Immunobiology]. 2010; (6):88–93.Кретенчук О.Ф., Алексеева Л.П., Маркина О.В., Козлова Г.А, Яговкин М.Э., Кругликов В.Д., Архангельская И.В. Оптимизация условий получения диагностических флуоресцирующих моноклональных иммуноглобулинов для идентификации холерных вибрионов О1и О139-серогрупп. Клиническая лабораторная диагностика. 2012; 12:32–4.Kretenchuk O.F., Alekseeva L.P., Markina O.V., Kozlova G.A., Yagovkin M.E., Kruglikov V.D., Arkhangel’skaya I.V. [Optimization of conditions for obtaining diagnostic fluorescent monoclonal immunoglobulins for the identification of Vibrio chole­ rae O1and O139-serogroups]. Klinicheskaya Laboratornaya Diagnostika [Clinical Laboratory Diagnostics]. 2012; (12):32–4.Алексеева Л.П., Кругликов В.Д., Телесманич Н.Р., Ломов Ю.М., Евдокимова В.В., Авдеева Е.П., Фатеева О.Ф., Яговкин М.Э. Идентификация холерных вибрионов О1 и О139 серогрупп с помощью моноклональных антител и реакции слайдагглютинации. Клиническая лабораторная диагностика. 2010; 11:53–6.Alekseeva L.P., Kruglikov V.D., Telesmanich N.R., Lomov Yu.M., Evdokimova V.V., Avdeeva E.P., Fateeva O.F., Yagovkin M.E. [Identification of cholera vibrios of O1 and O139 serogroups using monoclonal antibodies and slide-agglutination reaction]. Klinicheskaya Laboratornaya Diagnostika [Clinical Laboratory Diagnostics]. 2010; (11):53–6.Баранова Е.В., Ветчинин С.С., Шевяков А.Г., Соловьев П.В., Миронова Л.В., Пономарева А.С., Басов Е.А., Хунхеева Ж.Ю., Кругликов В.Д., Алексеева Л.П., Бикетов С.Ф. Конструирование иммунохроматографического теста на основе моноклональных антител для выявления холерного токсина. Вестник биотехнологии и физико-химической биологии им. Ю.А. Овчинникова. 2020; 16(2):18–26.Baranova E.V., Vetchinin S.S., Shevyakov A.G., Solov’ev P.V., Mironova L.V., Ponomareva A.S., Basov E.A., Khunkheeva Zh.Yu., Kruglikov V.D., Alekseeva L.P., Biketov S.F. [Designing an immune-chromatographic test based on monoclonal antibodies to detect cholera toxin]. Vestnik Biotekhnologii i Fiziko-Himicheskoi Biologii Imeni Yu.A. Ovchinnikova [Bulletin of Biotechnology and Physical-Chemical Biology Named after Yu.A. Ovchinnikov]. 2020; 16(2):18–26.Михеева Е.А., Девдариани З.Л., Осина Н.А., Щербакова С.А. Определение холерного токсина у штаммов V. cholerae в иммуноферментном анализе с использованием моноклональных антител. Биозащита и биобезопасность. 2014; 6(4):38–42.Mikheeva E.A., Devdariani Z.L., Osina N.A., Shcherbakova S.A. [Detection of cholera toxin in V. cholerae strains in enzyme immunoassay using monoclonal antibodies]. Biozashchita I Biobezopasnost’ [Biosecurity and Biosafety]. 2014; 6(4):38–42.Хайтович А.Б. Биологические свойства Vibrio cholera как составная часть эпиднадзора за холерой. Журнал микробиологии, эпидемиологии и иммунобиологии. 2001; 1:5–9.Khaitovich A.B. [Biological properties of Vibrio cholera as an integral part of cholera surveillance]. Zhurnal Mikrobiologii, Epidemiologii i Immunobiologii [Journal of Microbiology, Epidemiology and Immunobiology]. 2001; (1):5–9.Марамович А.С., Урбанович Л.Я., Куликалова Е.С., Шкаруба Т.Т. Роль и значение поверхностных водоемов в становлении и развитии VII пандемии холеры. Эпидемиология и инфекционные болезни. 2009; 2:21–5.Maramovich A.S., Urbanovich L.Ya., Kulikalova E.S., Shkaruba T.T. [The role and importance of surface water bodies in the emergence and development of the VII cholera pandemic]. Epidemiologiya i Infektsionnye Bolezni [Epidemiology and Infectious Diseases]. 2009; (2):21–5.Иванова С.М., Титов Г.В., Безсмертный В.Е., Титова С.В., Кругликов В.Д., Москвитина Э.А., Архангельская И.В., Ежова М.И., Кудрякова Т.А., Зубкова Д.А., Водопьянов С.О., Водопьянов А.С. Информация о биологических свойствах холерных вибрионов О1 серогруппы, изолированных из объектов окружающей среды и от людей на территории Российской Федерации в 2014 году. В кн.: Холера и патогенные для человека вибрионы. Материалы проблемной комиссии. Вып. 28. Ростов н/Д; 2015. С. 67–70. [Электронный ресурс]. URL: http://antiplague.ru/wp-content/uploads/2015/06/Cholera-28-2015.pdf (дата обращения 28.09.2021).Ivanova S.M., Titov G.V., Bezsmertny V.E., Titova S.V., Kruglikov V.D., Moskvitina E.A., Arkhangel’skaya I.V., Ezhova M.I., Kudryakova T.A., Zubkova D.A., Vodop’yanov S.O., Vodop’yanov A.S. [Information on biological properties of cholera vibrios of O1 serogroup, isolated from environmental objects and from patients on the territory of the Russian Federation in 2014]. In: [Cholera and Pathogenic for Humans Vibrios. Proceedings of the Problem Commission]. Issue 28. Rostov-on-Don; 2015. P. 67–70. (Cited 28 Sept 2021). [Internet]. Available from: http://antiplague.ru/wp-content/uploads/2015/06/Cholera-28-2015.pdf.Яшкулов К.Б., Каляева Т.Б., Оброткина Н.Ф., Тюнникова В.Д., Дандаева Б.В. О свойствах культур холерных вибрионов О1, выделенных из воды открытых водоемов Республики Калмыкия в период с 2012–2014 гг. В кн.: Холера и патогенные для человека вибрионы. Материалы проблемной комиссии. Вып. 28. Ростов н/Д; 2015. С. 71–5. [Электронный ресурс]. URL: http://antiplague.ru/wp-content/uploads/2015/06/Cholera-28-2015.pdf (дата обращения 28.09.2021).Yashkulov K.B., Kalyaeva T.B., Obrotkina N.F., Tyunnikova V.D., Dandaeva B.V. [Regarding the properties of cholera vibrio O1 cultures isolated from the water of surface reservoirs of the Republic of Kalmykia in 2012–2014]. In: [Cholera and Pathogenic for Humans Vibrios. Proceedings of the Problem Commission]. Issue 28. Rostovon-Don; 2015. P. 71–5. (Cited 28 Sept 2021). [Internet]. Available from: http://antiplague.ru/wp-content/uploads/2015/06/Cholera-28-2015.pdf.Иванова С.М., Иванников В.В., Мискинова Т.А., Лопатин А.А, Титова С.В., Кругликов В.Д., Москвитина Э.А., Архангельская И.В., Левченко Д.А., Чемисова О.С., Гаевская Н.Е., Ежова М.И., Непомнящая Н.Б. Информация о биологических свойствах холерных вибрионов О1 серогруппы, изолированных из объектов окружающей среды на территории Российской Федерации в 2017 году. В кн.: Холера и патогенные для человека вибрионы. Сборник статей Проблемной комиссии. Вып. 31. Ростов н/Д; 2018. С. 48–51. [Электронный ресурс]. URL: http://antiplague.ru/wp-content/uploads/2019/01/СБОРНИК31.pdf (дата обращения 28.09.2021).Ivanova S.M., Ivannikov V.V., Miskinova T.A., Lopatin A.A., Titova S.V., Kruglikov V.D., Moskvitina E.A., Arkhangel’skaya I.V., Levchenko D.A., Chemisova O.S., Gaevskaya N.E., Ezhova M.I., Nepomnyashchaya N.B. [Information about biological properties of cholera vibrios of O1 serogroup isolated from environmental objects on the territory of the Russian Federation in 2017]. In: [Cholera and Pathogenic for Humans Vibrios. Proceedings of the Problem Commission]. Issue 31. Rostov-on-Don; 2018. P. 48–51. (Cited 28 Sept 2021). [Internet]. Available from: http://antiplague.ru/wp-content/uploads/2019/01/СБОРНИК-31.pdf.Мошкина А.А. Свойства забайкальских штаммов холерных вибрионов О1, выделенных за последние пять лет. В кн.: Холера и патогенные для человека вибрионы. Сборник статей Проблемной комиссии. Вып. 32. Ростов н/Д; 2019. С. 110–112. [Электронный ресурс]. URL: http://antiplague.ru/wp-content/uploads/2019/11/Холера-и-патогенные-для-человека-вибрионывыпуск-32.pdf (дата обращения 28.09.2021).Moshkina A.A. [Properties of Trans-Baikalian strains of cholera vibrios O1 isolated over the past five years]. In: [Cholera and Pathogenic for Humans Vibrios. Proceedings of the Problem Commission]. Issue 32. Rostov-on-Don; 2019. P. 110–2. (Cited Sept 2021). [Internet]. Available from: http://antiplague.ru/wpcontent/uploads/2019/11/Холера-и-патогенные-для-человекавибрионы-выпуск-32.pdf.Алексеева Л.П., Черепахина И.Я., Сальникова О.И., Бурлакова О.С. Изучение антигенных взаимосвязей типичных и R‑форм холерных вибрионов на основе моноклональных антител. Журнал микробиологии, эпидемиологии и иммунобиологии. 1998; 4:9–12.Alekseeva L.P., Cherepakhina I.Ya., Sal’nikova O.I., Burlakova O.S. [Study of antigenic relations between typical and R‑forms of cholera vibrios, based on monoclonal antibodies]. Zhurnal Mikrobiologii, Epidemiologii i Immunobiologii [Journal of Microbiology, Epidemiology and Immunobiology]. 1998; (4):9–12.Hisatsune K., Hayashi M., Haishima Y., Kondo S. Relationship between structure and antigenicity of O1 Vibrio cholerae lipopolysaccharides. J. Gen. Microbiol. 1989; 135(7):1901–07. DOI: 10.1099/00221287-135-7-1901.Hisatsune K., Hayashi M., Haishima Y., Kondo S. Relationship between structure and antigenicity of O1 Vibrio chole­ rae lipopolysaccharides. J. Gen. Microbiol. 1989; 135(7):1901–07. DOI: 10.1099/00221287-135-7-1901.Kaper J.B., Morris J.G. Jr, Levine M.M. Cholera. Clin. Microbiol. Rev. 1995; 8(1):48–86. DOI: 10.1128/CMR.8.1.48.Kaper J.B., Morris J.G. Jr, Levine M.M. Cholera. Clin. Microbiol. Rev. 1995; 8(1):48–86. DOI: 10.1128/CMR.8.1.48.Кэтти Д., редактор. Антитела. Методы. Кн. 1. М.: Мир; 1991. 287 с.Catty D., editor. [Antibodies. Methods]. Book 1. Moscow: “Mir”; 1991. 287 p.Егоров А.М., Осипов А.П., Дзантиев Б.Б., Гаврилова Е.М. Теория и практика иммуноферментного анализа. М.: Высш. шк.; 1991. 288 с.Egorov A.M., Osipov A.P., Dzantiev B.B., Gavrilova E.M. [Theory and Practice of Enzyme Immunoassay]. Moscow: “High School”; 1991. 288 p.Левченко Д.А., Архангельская И.В., Кругликов В.Д., Подойницына О.А. Атипичность штаммов Vibrio cholerae О1 по признаку агглютинабельности. Журнал микробиологии, эпидемиологии и иммунобиологии. 2020; 97(5):482–91. DOI: 10.36233/0372-9311-2020-97-5-10.Levchenko D.A., Arkhangel’skaya I.V., Kruglikov V.D., Podoinitsyna O.A. [Atypical strains of Vibrio cholerae O1 by agglutinability indicator]. Zhurnal Mikrobiologii, Epidemiologii i Immunobiologi [Journal of Microbiology, Epidemiology and Immunobiology]. 2020; 97(5):482–91. DOI: 10.36233/0372-9311-2020-97-5-10.Евдокимова В.В., Алексеева Л.П., Кретенчук О.Ф., Кругликов В.Д., Архангельская И.В., Бурша О.С. Моноклональ­ ные антитела к термостабильным поверхностным антигенам холерных вибрионов О1и О139-серогруппы. Эпидемиология и инфекционные болезни. 2015; 3:51–7.Evdokimova V.V., Alekseeva L.P., Kretenchuk O.F., Kruglikov V.D., Arkhangel’skaya I.V., Bursha O.S. [Monoclonal antibodies to thermostable surface antigens of Vibrio cholerae O1-and O139-serogroup]. Epidemiologiya i Infektsionnye Bolezni. [Epidemiology and Infectious Diseases]. 2015; (3):51–7.Заднова С.П., Агафонов Д.А., Шашкова А.В., Смирнова Н.И. Сравнительная устойчивость типичных и генетически измененных штаммов Vibrio cholerae биовара El Tor к действию неблагоприятных факторов внешней среды. Журнал микробиологии, эпидемиологии и иммунобиологии. 2014; 2:11–7.Zadnova S.P., Agafonov D.A., Shashkova A.V., Smirnova N.I. [Comparative resistance of typical and genetically altered strains of Vibrio cholerae El Tor biovar to adverse environmental factors]. Zhurnal Mikrobiologii, Epidemiologii i Immunobiologii [Journal of Microbiology, Epidemiology and Immunobiology]. 2014; (2):11–7.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: 10.18821/1560-9529-2018-23-5-242-250.Mironova L.V. [Modern views on epidemic process patterns in case of cholera: ecological and molecular biological aspects]. Epidemiologiya i Infektsionnye Bolezni [Epidemiology and infectious diseases]. 2018; 23(5):242–50. DOI: 10.18821/1560-9529-2018-23-5-242-250.Куликалова Е.С., Урбанович Л.Я., Саппо С.Г., Миронова Л.В., Марков Е.Ю., Мальник В.В., Корзун В.М., Миткеева С.К., Балахонов С.В. Биопленка холерного вибриона: получение, характеристика и роль в резервации возбудителя в водной окружающей среде. Журнал микробиологии, эпидемиологии и иммунобиологии. 2015; 1:3–11.Kulikalova E.S., Urbanovich L.Ya., Sappo S.G., Mironova L.V., Markov E.Yu., Mal’nik V.V., Korzun V.M., Mitkeeva S.K., Balakhonov S.V. [Vibrio cholerae biofilm: production, characterization and role in pathogen preservation in the aquatic environment]. Zhurnal Mikrobiologii, Epidemiologii i Immunobiologii [Journal of Microbiology, Epidemiology and Immunobiology]. 2015; (1):3–11.Silva A.J., Benitez J.A. Vibrio cholerae biofilms and chole­ ra pathogenesis. PLoS Negl. Trop. Dis. 2016; 10(2):e0004330. DOI: 10.1371/journal.pntd.0004330.Silva A.J., Benitez J.A. Vibrio cholerae biofilms and chole­ ra pathogenesis. PLoS Negl. Trop. Dis. 2016; 10(2):e0004330. DOI: 10.1371/journal.pntd.0004330.Jubair M., Morris J.G. Jr, Ali A. Survival of Vibrio cholerae in nutrient-poor environments is associated with a novel “persister” phenotype. PLoS One. 2012; 7(9):e45187. DOI: 10.1371/journal. pone.0045187.Jubair M., Morris J.G. Jr, Ali A. Survival of Vibrio cholera in nutrient-poor environments is associated with a novel “persister” phenotype. PLoS One. 2012; 7(9):e45187. DOI: 10.1371/journal.pone.0045187.Wu B., Liang W., Kan B. Growth phase, oxygen, temperature and starvation affect the development of viable but non-culturable state of Vibrio cholerae. Front Microbiol. 2016; 7:404. DOI: 10.3389/fmicb.2016.00404.Wu B., Liang W., Kan B. Growth phase, oxygen, temperature and starvation affect the development of viable but non-culturable state of Vibrio cholerae. Front Microbiol. 2016; 7:404. DOI: 10.3389/fmicb.2016.00404.Lutz C., Erken M., Noorian P., Sun S., McDougald D. Environmental reservoirs and mechanisms of persistence of Vibrio cholerae. Front. Microbiol. 2013; 4:375. DOI: 10.3389/fmicb.2013.00375.Lutz C., Erken M., Noorian P., Sun S., McDougald D. Environmental reservoirs and mechanisms of persistence of Vibrio cholerae. Front. Microbiol. 2013; 4:375. DOI: 10.3389/fmicb.2013.00375.

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