microbeПроблемы особо опасных инфекцийProblems of Particularly Dangerous Infections0370-10692658-719XRussian Research Anti-Plague Institute “Microbe”10.21055/0370-1069-2023-4-62-67microbe-1897Research ArticleОРИГИНАЛЬНЫЕ СТАТЬИORIGINAL ARTICLESСовременные особенности изоляции и идентификации патогенных лептоспир в Сибири и на Дальнем ВостокеModern Features of Pathogenic Leptospira Isolation and Identification in Siberia and the Far Easthttps://orcid.org/0000-0002-9207-7536БренёваН. В.BrenevaN. V.

664047, Иркутск, ул. Трилиссера, 78

78, Trilissera St., Irkutsk, 664047

nbreneva@list.ruhttps://orcid.org/0000-0002-3965-9801КиселеваЕ. Ю.KiselevaE. Yu.

664047, Иркутск, ул. Трилиссера, 78

78, Trilissera St., Irkutsk, 664047

adm@chumin.irkutsk.ruhttps://orcid.org/0000-0002-1114-1795ШаракшановМ. Б.SharakshanovM. B.

664047, Иркутск, ул. Трилиссера, 78

78, Trilissera St., Irkutsk, 664047

adm@chumin.irkutsk.ruhttps://orcid.org/0000-0003-1781-0846БорисовС. А.BorisovS. A.

664047, Иркутск, ул. Трилиссера, 78

78, Trilissera St., Irkutsk, 664047

adm@chumin.irkutsk.ruhttps://orcid.org/0000-0003-3588-8145БудаеваС. Е.BudaevaS. E.

664047, Иркутск, ул. Трилиссера, 78

78, Trilissera St., Irkutsk, 664047

adm@chumin.irkutsk.ruhttps://orcid.org/0000-0003-4201-5828БалахоновС. В.BalakhonovS. V.

664047, Иркутск, ул. Трилиссера, 78

78, Trilissera St., Irkutsk, 664047

adm@chumin.irkutsk.ruФКУЗ «Иркутский научно-исследовательский противочумный институт Сибири и Дальнего Востока»РоссияIrkutsk Research Anti-Plague Institute of Siberia and Far EastRussian Federation202309012024046267Copyright © Бренёва Н.В., Киселева Е.Ю., Шаракшанов М.Б., Борисов С.А., Будаева С.Е., Балахонов С.В., 20242024Бренёва Н.В., Киселева Е.Ю., Шаракшанов М.Б., Борисов С.А., Будаева С.Е., Балахонов С.В.Breneva N.V., Kiseleva E.Y., Sharakshanov M.B., Borisov S.A., Budaeva S.E., Balakhonov S.V.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://journal.microbe.ru/jour/article/view/1897

В последнее время изоляция культур патогенных лептоспир в Российской Федерации – крайне редкое явление.

Цель работы – обобщить опыт Иркутского противочумного института по выделению и идентификации культур лептоспир с 2011 г.

Материалы и методы

Материалы и методы. Методом ПЦР и в реакции микроскопической агглютинации (РМА) исследован материал от восьми лиц с подозрением на лептоспироз и от 942 мелких млекопитающих (ММ), бактериологическим методом – от людей и 260 ММ. Для идентификации культур использовали бактериологический температурный тест, РМА, ПЦР, мультилокусное сиквенс-типирование (MLST) и MALDI-TOF масс-спектрометрию (MS) с оригинальной базой белковых профилей лептоспир. В ЦНИИ эпидемиологии Роспотребнадзора получены полные геномы шести штаммов.

Результаты и обсуждение

Результаты и обсуждение. У людей на фоне приема антибиотиков не удалось изолировать лептоспиры, несмотря на положительные результаты ПЦР и РМА. От ММ выделено четыре культуры Leptospira borgpetersenii серогруппы Javanica и три L. kirschneri (Grippotyphosa). Результаты идентификации методами MLST по схеме № 1 и MALDI-TOF MS идентичны. MLST in silico показало однотипность двух штаммов серогруппы Grippotyphosa из Приморья и Хабаровска с профилем сиквенс-типов (ST) 110:100:94. У четырех штаммов серогруппы Javanica по схеме № 1 определяется ST 146, а по схемам № 2–3 выявлены уникальные одиночные нуклеотидные полиморфизмы. Таким образом, в 2012–2016 гг. в Сибири и на Дальнем Востоке изолировано семь культур патогенных лептоспир от носителей в природных очагах при их инфицированности от 12,0 до 48,9 %. Штаммы серогруппы Javanica отличаются особенностями MLST-профиля и более длительно приспосабливаются к питательным средам, чем штаммы серогруппы Grippotyphosa.

Recently, pathogenic Leptospira culture isolation is an extremely rare phenomenon in Russia.

The aim of our work was to synthesize the lessons learned at the Irkutsk Anti-Plague Institute from Leptospira culture isolation and identification since 2011.

Materials and methods

Materials and methods. Material from eight individuals with suspected leptospirosis and from 942 small mammals (SM) was examined using PCR and microscopic agglutination test (MAT), from humans and 260 SM, applying bacteriological method. Bacteriological temperature test, MAT, PCR, MLST and MALDI-TOF mass spectrometry with the original Leptospira protein profiles base were used to identify cultures. Six complete genomes were generated at the Central Research Institute of Epidemiology of the Rospotrebnadzor.

Results and discussion

Results and discussion. Leptospira have not been isolated from humans against the background of taking antibiotics, despite the positive PCR and MAT results. Four cultures of Leptospira borgpetersenii of the Javanica serogroup and three L. kirschneri (Grippotyphosa) have been isolated from SM. The results of identification using MLST scheme No. 1 and MALDI-TOF MS are identical. MLST in silico has shown the uniformity of two Grippotyphosa serogroup strains from Primorie and Khabarovsk with a sequence-type (ST) profile 110:100:94. ST146 is determined in four Javanica serogroup strains according to scheme No. 1, and unique single nucleotide polymorphisms are detected according to schemes No. 2–3. Thus, in Siberia and the Far East, between 2012 and 2016, seven pathogenic Leptospira cultures were isolated from carriers in natural foci; carrier infection rate being12.0–48.9 %. Javanica serogroup strains differ in the MLST profile characteristics and adapt to nutrient media for a longer time than Grippotyphosa serogroup strains.

лептоспирыизоляция культуридентификацияMLSTмасс-спектрометрияLeptospiraculture isolationidentificationMLSTmass spectrometryКоллектив авторов выражает большую признательность коллегам из ФБУН ЦНИИ эпидемиологии Роспотребнадзора Людмиле Станиславовне Карань и Константину Валерьевичу Кулешову за высокопрофессиональную сборку геномов патогенных лептоспир.ReferencesHaake D.A., Levett P.N. Leptospirosis in humans. Curr. Top. Microbiol. Immunol. 2015; 387:65–97. DOI: 10.1007/978-3-662-45059-8_5.Haake D.A., Levett P.N. Leptospirosis in humans. Curr. Top. Microbiol. Immunol. 2015; 387:65–97. DOI: 10.1007/978-3-662-45059-8_5.Ананьин В.В. Лептоспирозы людей и животных. М.: Медицина; 1971. 352 с.Anan’in V.V. [Human and Animal Leptospirosis]. Moscow: “Medicine”; 1971. 352 p.Терских В.И., Коковин И.Л. Лептоспирозные заболевания людей. М.: Медицина; 1964. 268 с.Terskikh V.I., Kokovin I.L. [Leptospiroses Diseases in Humans]. Moscow: “Medicine”; 1964. 268 p.Онищенко Г.Г., Кутырев В.В., редакторы. Лабораторная диагностика опасных инфекционных болезней. Практическое руководство. М.: ЗАО «Шико»; 2013. 560 с.Onishchenko G.G., Kutyrev V.V., editors. [Laboratory Diagnostics of Dangerous Infectious Diseases. Practice Guidelines]. Moscow: “Shiko”; 2013. 560 p.Samoilov A.E., Stoyanova N.A., Tokarevich N.K., Evengard B., Zueva E.V., Panferova Y.A., Ostankova Y.V., Zueva E.B., Valutite D.E., Kovalev E.V., Litovko A.R., Goncharov A.U., Semenov A.V., Khafizov K., Dedkov V.G. Lethal outcome of leptospirosis in southern Russia: Characterization of Leptospira interrogans isolated from a deсeased teenager. Int. J. Environ. Res. Public Health. 2020; 17(12):4238. DOI: 10.3390/ijerph17124238.Samoilov A.E., Stoyanova N.A., Tokarevich N.K., Evengard B., Zueva E.V., Panferova Y.A., Ostankova Y.V., Zueva E.B., Valutite D.E., Kovalev E.V., Litovko A.R., Goncharov A.U., Semenov A.V., Khafizov K., Dedkov V.G. Lethal outcome of leptospirosis in sou¬ thern Russia: Characterization of Leptospira interrogans isolated from a deсeased teenager. Int. J. Environ. Res. Public Health. 2020; 17(12):4238. DOI: 10.3390/ijerph17124238.Paster B.J. Phylum XV. Spirochaetes Garrity and Holt 2001. In: Bergey’s Manual® of Systematic Bacteriology. Springer, New York; 2010. Vol. 4. P. 471–566.Paster B.J. Phylum XV. Spirochaetes Garrity and Holt 2001. In: Bergey’s Manual® of Systematic Bacteriology. Springer, New York; 2010. Vol. 4. P. 471–566.Leptospirosis Reference Centre. Typing with monoclonal antibodies [Электронный ресурс]. URL: https://leptospira.amsterdamumc.org/leptospirosis-reference-centre/typing-withmonoclonal-antibodies/ (дата обращения 09.08.2023).Leptospirosis Reference Centre. Typing with monoclonal antibodies. (Cited 09 Aug 2023). [Internet]. Available from: https://leptospira.amsterdamumc.org/leptospirosis-reference-centre/typingwith-monoclonal-antibodies/.Онищенко Г.Г., Балахонов С.В., редакторы. Обеспечение санитарно-эпидемиологического благополучия населения при ликвидации последствий наводнения на Дальнем Востоке. Новосибирск: Наука-Центр; 2014. 648 с.Onishchenko G.G., Balakhonov S.V., editors. [Ensuring the Sanitary and Epidemiological Well-Being of the Population du¬ ring Elimination of Consequences of the Flooding in the Far East]. Novosibirsk: “Science Center”; 2014. 648 p.Rettinger A., Krupka I., Grünwald K., Dyachenko V., Fingerle V., Konrad R., Raschel H., Busch U., Sing A., Straubinger R.K., Huber I. Leptospira spp. strain identification by MALDI TOF MS is an equivalent tool to 16S rRNA gene sequencing and multi locus sequence typing (MLST). BMC Microbiology. 2012; 12:185. DOI: 10.1186/1471-2180-12-185.Rettinger A., Krupka I., Grünwald K., Dyachenko V., Fingerle V., Konrad R., Raschel H., Busch U., Sing A., Straubinger R.K., Huber I. Leptospira spp. strain identification by MALDI TOF MS is an equivalent tool to 16S rRNA gene sequencing and multi locus sequence typing (MLST). BMC Microbiology. 2012; 12:185. DOI: 10.1186/1471-2180-12-185.Boonsilp S., Thaipadungpanit J., Amornchai P., Wuthiekanun V., Bailey M.S, Holden M.T.G., Zhang C., Jiang X., Koizumi N., Taylor K., Galloway R., Hoffmaster A.R., Craig S., Smythe L.D., Hartskeerl R.A., Day N.P., Chantratita N., Feil E.J., Aanensen D.M., Spratt B.G., Peacock S.J. A single multilocus sequence typing (MLST) scheme for seven pathogenic Leptospira species. PLoS Negl. Trop. Dis. 2013; 7(1):e1954. DOI: 10.1371/ journal.pntd.0001954.Boonsilp S., Thaipadungpanit J., Amornchai P., Wuthiekanun V., Bailey M.S, Holden M.T.G., Zhang C., Jiang X., Koizumi N., Taylor K., Galloway R., Hoffmaster A.R., Craig S., Smythe L.D., Hartskeerl R.A., Day N.P., Chantratita N., Feil E.J., Aanensen D.M., Spratt B.G., Peacock S.J. A single multilocus sequence typing (MLST) scheme for seven pathogenic Leptospira species. PLoS Negl. Trop. Dis. 2013; 7(1):e1954. DOI: 10.1371/journal. pntd.0001954.Бренёва Н.В., Самсонова А.П., Петров Е.М., Коновалова Ж.А., Остяк А.С., Балахонов С.В. Спектры лептоспир для идентификации культур методом прямого белкового профилирования в программном обеспечении MALDI Biotyper (Leptospira protein spectra for MALDI Biotyper). Свидетельство о государственной регистрации базы данных № 2018621309, опубл. 16.08.2018. Бюл. № 8.Breneva N.V., Samsonova A.P., Petrov E.M., Konovalova Zh.A., Ostyak A.S., Balakhonov S.V. [Leptospira spectra for culture identification by direct protein profiling in the MALDI Biotyper software (Leptospira protein spectra for MALDI Biotyper)]. Certificate of state registration of the database No. 2018621309, publ. 16 Aug 2018. Bul. No. 8.Jolley K.A., Bray J.E., Maiden M.C.J. Open-access bacterial population genomics: BIGSdb software, the PubMLST.org web-site and their applications. Wellcome Open Res. 2018; 3:124. DOI: 10.12688/wellcomeopenres.14826.1.Jolley K.A., Bray J.E., Maiden M.C.J. Open-access bacterial population genomics: BIGSdb software, the PubMLST.org web-site and their applications. Wellcome Open Res. 2018; 3:124. DOI: 10.12688/wellcomeopenres.14826.1.Макеев С.М., Марамович А.С., Кондаков А.А., Чернявский В.Ф., Кузнецов А.П. Эпидемиологический мониторинг за лептоспирозами в регионах Сибири и Дальнего Востока. Бюллетень ВСНЦ СО РАМН. 2004; 1(2):113–6.Makeev S.M., Maramovich A.S., Kondakov A.A., Chernyavsky V.F., Kuznetsov A.P. [Epidemiological monitoring of leptospirosis in the regions of Siberia and the Far East]. Bulletin of the East Siberian Scientific Center, Siberian Branch of RAMS. 2004; 1(2):113–6.Ананьина Ю.В., Самсонова А.П. Межвидовое и внутривидовое разнообразие лептоспир: филогенетические, таксономические и экологические аспекты. Вестник РАМН. 2000; 1:18–21.Anan’ina Yu.V., Samsonova A.P. [Interspecific and intraspecific diversity of Leptospira: phylogenetic, taxonomic and ecological aspects]. Bulletin of the Russian Academy of Medical Sciences. 2000; (1):18–21.Casanovas-Massana A., Pedra G.G., Wunder E.A. Jr, Diggle P.J., Begon M., Ko A.I. Quantification of Leptospira interrogans survival in soil and water microcosms. Appl. Environ. Microbiol. 2018; 84(13):e00507-18. DOI: 10.1128/AEM.00507-18.Casanovas-Massana A., Pedra G.G., Wunder E.A. Jr, Diggle P.J., Begon M., Ko A.I. Quantification of Leptospira interrogans survival in soil and water microcosms. Appl. Environ. Microbiol. 2018; 84(13):e00507-18. DOI: 10.1128/AEM.00507-18.

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