microbeПроблемы особо опасных инфекцийProblems of Particularly Dangerous Infections0370-10692658-719XRussian Research Anti-Plague Institute “Microbe”10.21055/0370-1069-2026-2-156-162microbe-2357Research ArticleОРИГИНАЛЬНЫЕ СТАТЬИORIGINAL ARTICLESОценка эффективности методов индикации Francisella tularensis при исследовании различных видов полевого материала и характеристика изолированных штаммов возбудителяEvaluation of the Effectiveness of Methods for Detecting Francisella tularensis in the Study of Field Material and Characterization of Isolated Strains of the Pathogenhttps://orcid.org/0009-0006-7679-032XМахмудовР. С.MakhmudovR. S.

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

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

https://orcid.org/0000-0002-1835-1496СорокинВ. М.SorokinV. M.

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

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

https://orcid.org/0000-0002-4091-649XЦимбалистоваМ. В.TsimbalistovaM. V.

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

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

https://orcid.org/0000-0002-4010-2138АнисимоваА. С.AnisimovaA. S.

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

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

https://orcid.org/0000-0002-7772-9276АроноваН. В.AronovaN. V.

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

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

https://orcid.org/0000-0002-0121-521XГасановГ. А.GasanovG. A.

111123, Москва, ул. Новогиреевская, 3а. 

3a Novogireevskaya St., Moscow, 111123

https://orcid.org/0000-0001-8287-4294ПавловичН. В.PavlovichN. V.

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

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

Ростовский-на-Дону научно-исследовательский противочумный институтРоссияRostov-on-Don Research Anti-Plague InstituteRussian FederationЦентральный научно-исследовательский институт эпидемиологииРоссияCentral Research Institute of EpidemiologyRussian Federation20262207202602156162Copyright © Махмудов Р.С., Сорокин В.М., Цимбалистова М.В., Анисимова А.С., Аронова Н.В., Гасанов Г.А., Павлович Н.В., 20262026Махмудов Р.С., Сорокин В.М., Цимбалистова М.В., Анисимова А.С., Аронова Н.В., Гасанов Г.А., Павлович Н.В.Makhmudov R.S., Sorokin V.M., Tsimbalistova M.V., Anisimova A.S., Aronova N.V., Gasanov G.A., Pavlovich 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/2357

Цель работы – сравнительный анализ информативности диагностических методов при исследовании различных объектов окружающей среды на наличие маркеров возбудителя туляремии; молекулярно-генетическая характеристика штаммов возбудителя туляремии. Материалы и методы. Проведен сравнительный анализ эффективности методов диагностики туляремии (ПЦР, РНАт, ИХ-тест) в различных образцах полевого материала из очагов Ростовской области, Луганской (ЛНР) и Донецкой (ДНР) народных республик, Запорожской и Херсонской областей за период с 2020 по 2023 г. Молекулярно-генетическую характеристику штаммов, выделенных из различных источников, получали с помощью VNTR-типирования с последующим построением дендрограммы методом NJ. Результаты и обсуждение. Сравнительный анализ эффективности используемых методов диагностики показал, что биологический метод остается золотым стандартом для обнаружения живых бактерий Francisella tularensis в полевом материале. Серологические методы, основанные на выявлении специфических антигенов, являются надежным маркером циркуляции возбудителя в очаге туляремии в случаях, когда не удается выделить живые бактерии. При сомнительных результатах РНАт дополнительно эти пробы исследовались с помощью иммунохроматографических тестов. Как установлено при исследовании материала из гнездово-норового субстрата, погадок птиц и помета хищных млекопитающих, наиболее информативным методом является РНАт. В то же время, согласно полученным нами данным, для проб из таких объектов окружающей среды, как сено, зерно, фураж, вода и др., наиболее адекватными являются методы ПЦР-диагностики. Изученная 31 культура F. tularensis представлена шестью индивидуальными VNTR-генотипами. Наибольшее число генотипов (4 из 6) выявлено среди мелких млекопитающих, два генотипа обнаружено у клещей и один – в водном источнике. Сочетанное использование серологических и молекулярно-биологических методов позволяет повысить достоверность и точность выявления возбудителя туляремии в объектах окружающей среды.

The aim of the work was to perform a comparative analysis of the informative value of diagnostic methods in the study of various environmental objects for the presence of tularemia agent markers; molecular-genetic characterization of strains of the causative agent of tularemia. Materials and methods. A comparative analysis of effectiveness of diagnostic methods for tularemia indication: PCR (polymerase chain reaction), AbNT (antibody neutralization test), ICT (immune-chromatographic test) in various samples of field material from the foci of the Rostov Region, Lugansk People’s Republic, Donetsk People’s Republic, Zaporozhe and Kherson Regions for the period of 2020–2023 was carried out. The molecular-genetic characteristics of the strains isolated from various sources was obtained using VNTR typing followed by the construction of a dendrogram applying the NJ method. Results and discussion. The comparative analysis of the effectiveness has shown that the biological method remains the gold standard for detecting live bacteria, Francisella tularensis, in field material. Serological methods based on the detection of specific antigens are a reliable marker of the pathogen circulation in the focus of tularemia in cases where it is not possible to isolate live culture. If the AbNT results were questionable, the samples were additionally investigated using immune-chromatographic tests. It has been established that AbNT is the most informative method when studying the material from the nesting and burrowing substrate, bird regurgitates and droppings of predatory mammals. At the same time, according to our data, PCR diagnostic methods are the most adequate ones in relation to such environmental objects as hay, grain, fodder, water, etc. The 31 F. tularensis cultures studied are represented by six individual VNTR genotypes. The largest number of genotypes (4 out of 6) was found among small mammals, two genotypes were indicated in ticks and one – in a water sample. The combined use of serological and molecular-biological methods makes it possible to increase the reliability and accuracy of detecting the causative agent of tularemia in environmental objects.

Francisella tularensisдиагностические методыфилогенетический анализ штаммовFrancisella tularensisdiagnostic methodsphylogenetic analysis of strainsReferencesДобровольский О.П., Пичурина Н.Л., Орехов И.В., Полонский А.В., Гончаров А.Ю., Баташев В.В., Карпущенко Г.В., Ковалев Е.В., Киреев Ю.Г., Носков А.К. Сравнительный анализ биоценотической структуры носителей возбудителя туляремии в очагах степного типа приграничных территорий Ростовской области. Пест-Менеджмент. 2020; (3):13–9. DOI: 10.25732/PM.2020.115.3.002.Dobrovolsky O.P., Pichurina N.L., Orechov I.V., Polonsky A.V., Goncharov A.Yu., Batashev V.V., Karpushchenko G.V., Kovalev E.V., Kireev Yu.G., Noskov A.K. [Comparative analysis of biocenotic structure of tularemia agents in natural foci of steppe type in border areas of the Rostov Region]. [Pest Management]. 2020; (3):13–9. DOI: 10.25732/PM.2020.115.3.002.Трунова О.А., Скрипка Л.В., Багрий А.Э., Прохоров Е.В., Резниченко Н.А. Иммунологическая и эпидемиологическая эффективность вакцинопрофилактики туляремии в регионе Донбасса. Медицинский вестник Юга России. 2023; 14(4):66–76. DOI: 10.21886/2219-8075-2023-14-4-66-76.Trunova O.A., Skripka L.V., Bagriy A.E., Prokhorov E.V., Reznichenko N.A. [Immunological and epidemiological effectiveness of tularemia vaccination in the Donbass region]. Meditsinskii Vestnik Yuga Rossii [Medical Herald of the South of Russia]. 2023; 14(4):66– 76. DOI: 10.21886/2219-8075-2023-14-4-66-76.Мокриевич А.Н., Кравченко Т.Б., Фирстова В.В., Титарева Г.М., Дятлов И.А., Тимофеев В.С. Туляремия: состояние проблемы и методы исследования. М.: Династия; 2019. 264 с.Mokrievich A.N., Kravchenko T.B., Firstova V.V., Titareva G.M., Dyatlov I.A., Timofeev V.S. [Tularemia: the State of the Problem and Research Methods]. Moscow: “Dynasty”; 2019. 264 p.Забашта М.В., Пичурина Н.Л., Хаметова А.П., Забашта А.В., Орехов И.В., Добровольский О.П., Стахеев В.В., Фомина Е.С., Ковалев Е.В., Федченко А.В., Носков А.К. Эпизоотия туляремии в популяции обыкновенной полевки в природном очаге степного типа на юго-востоке Ростовской области в 2020 году. Проблемы особо опасных инфекций. 2022; (3):75–81. DOI: 10.21055/0370-1069-2022-3-75-81.Zabashta M.V., Pichurina N.L., Khametova A.P., Zabashta A.V., Orekhov I.V., Dobrovol’sky O.P., Stakheev V.V., Fomina E.S., Kovalev E.V., Fedchenko A.V., Noskov A.K. [Epizooty of tularemia, detected in the population of the common vole in the natural focus of steppe type in the south-east of the Rostov Region in 2020]. Problemy Osobo Opasnykh Infektsii [Problems of Particularly Dangerous Infections]. 2022; (3):75–81. DOI: 10.21055/0370-1069-2022-3-75-81.Кудрявцева Т.Ю., Попов В.П., Мокриевич А.Н., Куликалова Е.С., Холин А.В., Мазепа А.В., Борзенко М.А., Пичурина Н.Л., Павлович Н.В., Носков А.К., Транквилевский Д.В., Храмов М.В., Дятлов И.А. Множественная лекарственная устойчивость клеток F. tularensis subsp. holarctica, анализ эпизоотологической и эпидемиологической ситуации по туляремии на территории Российской Федерации в 2022 г. и прогноз на 2023 г. Проблемы особо опасных инфекций. 2023; (1):37–47. DOI: 10.21055/0370-1069-2023-1-37-47.Kudryavtseva T.Yu., Popov V.P., Mokrievich A.N., Kulikalova E.S., Kholin A.V., Mazepa A.V., Borzenko M.A., Pichurina N.L., Pavlovich N.V., Noskov A.K., Trankvilevsky D.V., Khramov M.V., Dyatlov I.A. [Multidrug resistance of F. tularensis subsp. holarctica, epizootiological and epidemiological analysis of the situation on tularemia in the Russian Federation in 2022 and forecast for 2023]. Problemy Osobo Opasnykh Infektsii [Problems of Particularly Dangerous Infections]. 2023; (1):37–47. DOI: 10.21055/0370-1069-2023-1-37-47.Copur B., Surme S. Water-borne oculoglandular tularemia: Two complicated cases and a review of the literature. Travel. Med. Infect. Dis. 2023; 51:102489. DOI: 10.1016/j.tmaid.2022.102489.Copur B., Surme S. Water-borne oculoglandular tularemia: Two complicated cases and a review of the literature. Travel. Med. Infect. Dis. 2023; 51:102489. DOI: 10.1016/j.tmaid.2022.102489.Derya K.Y., Fatih B., Malal E.M., Salahuddin S.M., Asma A. Tracking the footsteps of Francisella tularensis: Bacteriological and serological monitoring in epidemic areas in Ankara. Comp. Immunol. Microbiol. Infect. Dis. 2023; 92:101921. DOI: 10.1016/j. cimid.2022.101921.Derya K.Y., Fatih B., Malal E.M., Salahuddin S.M., Asma A. Tracking the footsteps of Francisella tularensis: Bacteriological and serological monitoring in epidemic areas in Ankara. Comp. Immunol. Microbiol. Infect. Dis. 2023; 92:101921. DOI: 10.1016/j. cimid.2022.101921.Vivekananda J., Kiel J.L. Anti-Francisella tularensis DNA aptamers detect tularemia antigen from different subspecies by Aptamer-Linked Immobilized Sorbent Assay. Lab. Invest. 2006; 86(6):610–8. DOI: 10.1038/labinvest.3700417.Vivekananda J., Kiel J.L. Anti-Francisella tularensis DNA aptamers detect tularemia antigen from different subspecies by Aptamer-Linked Immobilized Sorbent Assay. Lab. Invest. 2006; 86(6):610–8. DOI: 10.1038/labinvest.3700417.Сорокин В.М., Водопьянов А.С., Цимбалистова М.В., Павлович Н.В. Дифференциация подвидов Francisella tularensis методом INDEL-типирования. Журнал микробиологии, эпидемиологии и иммунобиологии. 2022; 99(2):193–202. DOI: 10.36233/0372-9311-189.Sorokin V.M., Vodop’yanov A.S., Tsimbalistova M.V., Pavlovich N.V. [Differentiation of the Francsella tularensis subspecies by the INDEL typing method]. Zhurnal Mikrobiologii, Epidemiologii i Immunobiologii [Journal of Microbiology, Epidemiology and Immunobiology]. 2022; 99(2):193–202. DOI: 10.36233/0372-9311-189.Цимбалистова М.В., Сорокин В.М., Аронова Н.В., Анисимова А.С., Пичурина Н.Л., Пасюкова Н.И., Селянская Н.А., Водопьянов С.О., Водопьянов А.С., Писанов Р.В., Павлович Н.В., Ковалев Е.В., Носков А.К. Биологические свойства и генетическая характеристика штаммов Francisella tularensis, изолированных на территории Ростовской области в 2020 г. Проблемы особо опасных инфекций. 2021; (3):134–40. DOI: 10.21055/0370-1069-2021-3-134-140.Tsimbalistova M.V., Sorokin V.M., Aronova N.V., Anisimova A.S., Pichurina N.L., Pasyukova N.I., Selyanskaya N.A., Vodop’yanov S.O., Vodop’yanov A.S., Pisanov R.V., Pavlovich N.V., Kovalev E.V., Noskov A.K. [Biological properties and genetic characteristics of Francisella tularensis strains isolated in the territory of the Rostov Region in 2020]. Problemy Osobo Opasnykh Infektsii [Problems of Particularly Dangerous Infections]. 2021; (3):134–40. DOI: 10.21055/0370-1069-2021-3-134-140.Farlow J., Smith K.L., Wong J., Abrams M., Lytle M., Keim P. Francisella tularensis strain typing using multiple-locus, variable-number tandem repeat analysis. J. Clin. Microbiol. 2001; 39(9):3186–92. DOI: 10.1128/JCM.39.9.3186-3192.2001.Farlow J., Smith K.L., Wong J., Abrams M., Lytle M., Keim P. Francisella tularensis strain typing using multiple-locus, variable-number tandem repeat analysis. J. Clin. Microbiol. 2001; 39(9):3186–92. DOI: 10.1128/JCM.39.9.3186-3192.2001.Johansson A., Farlow J., Larsson P., Dukerich M., Chambers E., Byström M., Fox J., Chu M., Forsman M., Sjöstedt A., Keim P. Worldwide genetic relationships among Francisella tularensis isolates determined by multiple-locus variable-number tandem repeat analysis. J. Bacteriol. 2004; 186(17):5808–18. DOI: 10.1128/JB.186.17.5808-5818.2004.Johansson A., Farlow J., Larsson P., Dukerich M., Chambers E., Byström M., Fox J., Chu M., Forsman M., Sjöstedt A., Keim P. Worldwide genetic relationships among Francisella tula­ rensis isolates determined by multiple-locus variable-number tandem repeat analysis. J. Bacteriol. 2004; 186(17):5808–18. DOI: 10.1128/JB.186.17.5808-5818.2004.Johansson A., Göransson I., Larsson P., Sjöstedt A. Extensive allelic variation among Francisella tularensis strains in a short-sequence tandem repeat region. J. Clin. Microbiol. 2001; 39(9):3140–6. DOI: 10.1128/JCM.39.9.3140-3146.2001.Johansson A., Göransson I., Larsson P., Sjöstedt A. Extensive allelic variation among Francisella tularensis strains in a short-sequence tandem repeat region. J. Clin. Microbiol. 2001; 39(9):3140–6. DOI: 10.1128/JCM.39.9.3140-3146.2001.Vogler A.J., Birdsell D., Wagner D.M., Keim P. An optimized, multiplexed multi-locus variable-number tandem repeat analysis system for genotyping Francisella tularensis. Lett. Appl. Microbiol. 2009; 48(1):140–4. DOI: 10.1111/j.1472-765-X.2008.02484.x.Vogler A.J., Birdsell D., Wagner D.M., Keim P. An optimized, multiplexed multi-locus variable-number tandem repeat analysis system for genotyping Francisella tularensis. Lett. Appl. Microbiol. 2009; 48(1):140–4. DOI: 10.1111/j.1472-765-X.2008.02484.x.Сорокин В.М., Павлович Н.В., Цимбалистова М.В., Водопьянов А.С., Писанов Р.В., Носков А.К. Молекулярногенетическая характеристика штаммов Francisella tularensis, выделенных во время эпизоотии 2022–2023 гг. в Ростовской области и Донецкой Народной Республике. Бактериология. 2023; 8(3):68–74. DOI: 10.20953/2500-1027-2023-3-68-74.Sorokin V.M., Pavlovich N.V., Tsimbalistova M.V., Vodop’yanov A.S., Pisanov R.V., Noskov A.K. [Molecular-genetic characteristics of Francisella tularensis strains during the 2022– 2023 epizooty in the Rostov Region and the Donetsk People’s Republic]. Bakteriologiya [Bacteriology]. 2023; 8(3):68–74. DOI: 10.20953/2500-1027-2023-3-68-74.Zhou Z., Alikhan N.-F., Sergeant M.J., Luhmann N., Vaz C., Francisco A.P., Carriço J.A., Achtman M. GrapeTree: visualization of core genomic relationships among 100,000 bacterial pathogens. Genome Res. 2018; 28(9):1395–404. DOI: 10.1101/gr.232397.117.Zhou Z., Alikhan N.-F., Sergeant M.J., Luhmann N., Vaz C., Francisco A.P., Carriço J.A., Achtman M. GrapeTree: visualization of core genomic relationships among 100,000 bacterial pathogens. Genome Res. 2018; 28(9):1395–404. DOI: 10.1101/gr.232397.117.Wilson E.B. Probable inference, the law of succession, and statistical inference. J. Am. Stat. Assoc. 1927; 22(158):209–12. DOI: 10.1080/01621459.1927.10502953.Wilson E.B. Probable inference, the law of succession, and statistical inference. J. Am. Stat. Assoc. 1927; 22(158):209–12. DOI: 10.1080/01621459.1927.10502953.

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