References

microbe

Проблемы особо опасных инфекций

Problems of Particularly Dangerous Infections

0370-10692658-719X

Russian Research Anti-Plague Institute “Microbe”

10.21055/0370-1069-2018-2-49-56

microbe-479

Research Article

ОРИГИНАЛЬНЫЕ СТАТЬИ

ORIGINAL ARTICLES

Природный мегаочаг основного подвида Yersinia pestis античного биовара филогенетической ветви 4.ANT в Горном Алтае

Natural Mega-Focus of Yersinia pestis Main Subspecies, Antique Biovar, Phylogenetic Line 4.ANT in Gorny Altai

Ерошенко

Г. А.

Eroshenko

G. A.

rusrapi@microbe.ru

Попов

Н. В.

Popov

N. V.

Краснов

Я. М.

Krasnov

Ya. M.

Никифоров

К. А.

Nikiforov

K. A.

Кузнецов

А. А.

Kuznetsov

A. A.

Матросов

А. Н.

Matrosov

A. N.

Кутырев

В. В.

Kutyrev

V. V.

ФКУЗ «Российский научно-исследовательский противочумный институт «Микроб», СаратовРоссияRussian Research Anti-Plague Institute “Microbe”, SaratovRussian Federation

2018

04072018

024956

2018

Ерошенко Г.А., Попов Н.В., Краснов Я.М., Никифоров К.А., Кузнецов А.А., Матросов А.Н., Кутырев В.В.

Eroshenko G.A., Popov N.V., Krasnov Y.M., Nikiforov K.A., Kuznetsov A.A., Matrosov A.N., Kutyrev V.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/479

Целью настоящей работы явилось изучение ареала штаммов Yersinia pestis античного биовара основного подвида филогенетической ветви 4.ANT, а также установление границ и пространственной структуры мегаочага на территории Горного Алтая. Материалы и методы. Проведен комплексный анализ свойств штаммов Yersinia pestis основного подвида, циркулирующих в Горном Алтае, и секвенирование 33 из них, выделенных преимущественно в 2012–2017 гг. Полногеномный SNP анализ и поиск маркерных SNPs проводили с помощью программы Wombac 2.0. Дендрограмму строили с применением алгоритма Maximum Likelihood, используя программу PhyML 3.1 на основе модели HKY85. Результаты и выводы. На основании результатов полногеномного SNPs анализа 33 эндемичных штаммов и построения дендрограммы штаммов Y. pestis обосновано наличие на территории Горного Алтая природного мегаочага основного подвида Y. pestis античного биовара филогенетической ветви 4.ANT. Эпизоотические проявления ежегодно регистрируют на многочисленных локальных участках, характеризующихся стойким автономным характером проявлений чумы. В границах ареала основного подвида Y. pestis античного биовара филогенетической ветви 4.ANT установлено наличие сопряженных природных очагов неосновных подвидов Y. pestis ssp. altaica и Y. pestis ssp. ulegeica. Расположение природных очагов основного и неосновных подвидов Y. pestis в разных высотных поясах горных систем Горного Алтая обеспечивает, в целом, наблюдаемую полигостальность и поливекторность эпизоотических проявлений. Впервые данные об ареале основного подвида чумного микроба использованы для установления границ его природного очага.

Objective of this study was to investigate the areal of Yersinia pestis strains of antique biovar, main subspecies, phylogenetic line 4.ANT, as well as to establish the borders and spatial structure of mega-focus in the territory of Gorny Altai. Materials and methods. Complex comprehensive analysis of the properties in Yersinia pestis strains of the main subspecies, circulating in Gorny Altai has been conducted. 33 out of them, isolated predominantly in 2012–2017 have been sequenced. Whole genome SNP analysis and search of marker SNPs was performed using Wombac 2.0 software package. Tree diagram was built applying Maximum Likelihood algorithm, using PhyML 3.1 software on the basis of HKY85 model. Results and conclusions. Based on the results of whole genome SNPs analysis of 33 endemic strains and creation of the tree diagram of Y. pestis strains, the presence of natural mega-focus of Y. pestis belonging to the main subspecies, antique biovar, phylogenetic line 4.ANT has been substantiated. Epizootic manifestations on multiple local areas, characterized by persistent autonomous nature of plague manifestations, are registered on an annual basis. Within the boundaries of the areal of Yersinia pestis main subspecies, antique biovar, phylogenetic line 4.ANT, existence of joint natural foci of Yersinia pestis belonging to non-main subspecies ssp. altaica and ulegeica is established. Location of natural foci of the main and non-main subspecies of Yersinia pestis in different altitudinal belts of the Altai Mountains Range on the whole provides for observed multi-host and multi-vector feature of epizootic manifestations. For the first time ever, the data on the areal of the main subspecies of plague microbe are used for setting the boundaries of its natural focus.

Горный Алтаймегаочаг основного подвида Yersinia pestisсопряженные природные очаги основного и неосновных подвидов Y. pestisполигостальностьполивекторность

Gorny Altaimega-focus of the main subspecies of Yersinia pestisjoint natural foci of the main and nonmain subspecies of Yersinia pestismulti-host and multi-vector nature

References1

Балахонов С.В., Афанасьев М.В., Шестопалов М.Ю., Остяк А.С., Витязева С.А., Балахонов С.В., Афанасьев М.В., Шестопалов М.Ю., Остяк А.С., Витязева С.А., Корзун В.М., Вержуцкий Д.Б., Михайлов Е.П., Мищенко А.И., Денисов А.В., Ивженко Н.И., Рождественский Е.Н., Висков Е.Н. , Фомина Л.А. Первый случай выделения Yersinia pestis subsp. pestis в Алтайском горном природном очаге чумы. Сообщение 1. Микробиологическая характеристика, молекулярно-генети¬ческая и масс-спектрометрическая идентификация изолята. Проблемы особо опасных инфекций. 2013; 1:60–5. DOI: 10.21055/0370-1069-2013-1-60-65.

Balakhonov S.V., Afanas’ev M.V., Shestopalov M.Yu., Ostyak A.S., Vityazeva S.A., Korzun V.M., Verzhutsky D.B., Mikhailov E.P., Mishchenko A.I., Denisov A.V., Ivzhenko N.I., Rozhdestvensky E.N., Viskov E.N., Fomina L.A. [The first case of Yersinia pestis subsp. pestis isolation in the territory of Altai Mountain natural plague focus. Communication 1. Microbiological characteristics, molecular-genetic and mass-spectrometric identification of the isolate]. Problemy Osobo Opasnykh Infektsii [Problems of Particularly Dangerous Infections]. 2013; 1:60–5. DOI: 10.21055/0370-1069-2013-1-60-65.

Ерошенко Г.А., Краснов Я.М., Носов Н.Ю., Куклева Л.М., Никифоров К.А., Оглодин Е.Г., Кутырев В.В. Совершенствование подвидовой классификации Yersinia pestis на основе данных полногеномного секвенирования штаммов из России и сопредельных государств. Проблемы особо опасных инфекций. 2015; 4:58–64. DOI: 10.21055/0370-1069-2015-4-58-64.

Eroshenko G.A., Krasnov Ya.M., Nosov N.Yu., Kukleva L.M., Nikiforov K.A., Oglodin E.G., Kutyrev V.V. [Updating of intra-specific Yersinia pestis classification, based on the results of whole-genome sequencing of the strains from the Russian Federation and the neighboring states]. Problemy Osobo Opasnykh Infektsii [Problems of Particularly Dangerous Infections]. 2015; 4:58–64. DOI: 10.21055/0370-1069-2015-4-58-64.

Ерошенко Г.А., Одиноков Г.Н., Куклева Л.М., Павлова А.И., Краснов Я.М., Шавина Н.Ю., Гусева Н.П., Виноградова Н.А., Кутырев В.В. Стандартный алгоритм молекулярного типирования штаммов Yersinia pestis. Журнал микробиологии, эпидемиологии и иммунобиологии. 2012; 3:25–35.

Eroshenko G.A., Odinokov G.N., Kukleva L.M., Pavlova A.I., Krasnov Ya. M., Shavina N.Yu., Guseva N.P., Vinogradova N.A., Kutyrev V.V. [Standard algorithm of molecular typing of Yersinia pestis strains]. Zhurnal Mikrobiologii, Epidemiologii i Immunobiologii. 2012; 3:25–35.

Иофф И.Г., Наумов Н.П., Фолитарек С.С., Абрамов Ф.И. Высокогорный природный очаг чумы в Киргизии. В кн.: Природная очаговость трансмиссивных болезней в Казахстане. Алма-Ата; 1951. С. 173–324.

Ioff I.G., Naumov N.P., Folitarek S.S., Abramov F.I. [High-mountain natural plague focus in Kirgizia]. In: [Natural focality of vector-borne diseases in Kazakhstan]. Alma-Ata, 1951. P. 173–324.

Корзун В.М., Балахонов С.В., Денисов А.В., Ярыгина М.Б., Рождественский Е.Н., Абибулаев Д.Э., Шефер В.В., Косилко С.А., Отгонбаяр Д., Байгалмаа М., Оргилбаяр Л., Уржих Ч., Тоголдор Н., Махбал А., Дауренбек Х., Цогбадрах Н., Церенноров Л., Ганболд Х. Монгольская часть трансграничного Сайлюгемского природного очага чумы в 2017 г. Сообщение 1. Эпизоотическая ситуация. Проблемы особо опасных инфекций. 2018; 1:79–84. DOI: 10.21055/0370-1069-2018-79-84.

Korzun V.M., Balakhonov S.V., Denisov A.V., Yarygina M.B., Rozhdestvensky E.N., Abibulaev D.E., Shefer V.V., Kosilko S.A., Otgonbayar D., Baigalmaa M., Orgilbayar L., Urzhikh Ch., Togoldor N., Makhbal A., Daurenbek H., Tsogbadrakh N., Tserennorov D., Ganbold Kh. [Mongolian part of the transboundary Sailugem natural plague focus in 2017. Communication 1. Epizootic condition]. Problemy Osobo Opasnykh Infektsii [Problems of Particularly Dangerous Infections]. 2018; 1:79–84. DOI: 10.21055/0370-1069-2018-1-79-84.

Куклева Л.М. Ерошенко Г.А., Куклев В.Е., Шавина Н.Ю., Краснов Я.М., Гусева Н.П., Кутыпев В.В. Изучение вариабельности нуклеотидной последовательности генов rha локуса у штаммов Yersinia pestis основного и неосновных подвидов. Молекулярная генетика, микробиология и вирусология. 2008; 2:23–7.

Kukleva L.M., Eroshenko G.A., Kuklev V.E., Shavina N.Yu., Krasnov Ya.M., Guseva N.P., Kutyrev V.V. [Studies of nucleotide sequence variability of rha locus genes in Yersinia pestis of the main and non-main subspecies]. Molekulyarnaya Genetika, Mikrobiologiya i Virusologiya. 2008; 2:23–7.

Куклева Л.М., Шавина Н.Ю., Одиноков Г.Н., Оглодин Е.Г., Носов Н.Ю., Виноградова Н.А., Гусева Н.П., Ерошенко Г.А., Кутырев В.В. Анализ разнообразия и определения геновариантов штаммов возбудителя чумы из очагов Монголии. Генетика. 2015; 51(3):298–305. DOI: 10.7868/S0016675815010063.

Kukleva L.M., Shavina N.Yu., Odinokov G.N., Oglodin E.G., Nosov N.Yu., Vinogradova N.A., Guseva N.P., Eroshenko G.A., Kutyrev V.V. [Analysis of diversity and definitions of genovariants of plague agent strains from the foci of Mongolia]. Genetika. 2015; 51(3):298–305. DOI: 10.7868/S0016675815010063.

Кутырев В.В., Попова А.Ю., Ежлова Е.Б., Демина Ю.В., Пакскина Н.Д., Шарова И.Н., Мищенко А.И., Рожденственский Е.Н., Базарова Г.Х., Михайлов Е.П., Ерошенко Г.А., Краснов Я.М., Куклева Л.М., Черкасов А.В., Оглодин Е.Г., Куклев В.Е., Одиноков Г.Н., Щербакова С.А., Балахонов С.В., Афанасьев М.В., Витязева С.А., Шестопалов М.Ю., Климов В.Т. Заболевание че- ловека чумой в Горно-Алтайском высокогорном природном очаге в 2014 г. Сообщение 2. Особенности лабораторной диагностики и молекулярно-генетические характеристики выделенных штаммов. Проблемы особо опасных инфекций. 2014; 4:43–51. DOI: 10.21055/0370-1069-2014-43-51.

Kutyrev V.V., Popova A.Yu., Ezhlova E.B., Demina Yu.V., Pakskina N.D., Sharova I.N., Mishchenko A.I., Rozhdestvensky E.N., Bazarova G.Kh., Mikhailov E.P., Eroshenko G.A., Krasnov Ya.M., Kukleva L.M., Cherkasov A.V., Oglodin E.G., Kuklev V.E., Odinokov G.N., Shcherbakova S.A., Balakhonov S.V., Afanas’ev M.V., Vityazeva S.A., Shestopalov M.Yu., Klimov V.T. [Infection of an individual with plague in the Gorno-Altaisk high-mountain natural focus in 2014. Communication 2. Peculiarities of laboratory diagnostics and molecular-genetic characterization of the isolated strains]. Problemy Osobo Opasnykh Infektsii [Problems of Particularly Dangerous Infections]. 2014; 4:43–51. DOI: 10.21055/0370-1069-2014-4-43-51.

Кутырев В.В., Попова А.Ю., редакторы. Кадастр эпидемических и эпизоотических проявлений чумы на территории Российской Федерации и стран ближнего зарубежья (с 1876 по 2016 гг.). Саратов: ООО «Амирит», 2016. 248 с.

Kutyrev V.V., Popova A.Yu., editors. [Cadastre of Epidemic and Epizootic Manifestations of Plague in the Territory of the Russian Federation and Former Soviet Union (from 1876 to 2016)]. Saratov: “Amirit” Ltd.; 2016. 248 p.

Кутырев В.В., Попов Н.В., Ерошенко Г.А., Караваева Т.Б. Совершенствование типизации природных очагов чумы на основе эколого-генетического анализа Yersinia pestis. Журнал микробиологии, эпидемиологии и иммунобиологии. 2013; 5:107–111.

Kutyrev V.V., Popov N.V., Eroshenko G.A., Karavaeva T.B. [Improvement of typification of natural plague foci based on ecological-genetic analysis of Yersinia pestis]. Zhurnal Mikrobiologii, Epidemiologii i Immunobiologii. 2013; 5: 107–111.

Кутырев В.В., Проценко О.А. Классификация и молекулярно-генетические исследования Yersinia pestis. Проблемы особо опасных инфекций. 1998; 1:11–22.

Kutyrev V.V., Protsenko O.A. Classification and molecular-genetic analysis of Yersinia pestis. Problemy Osobo Opasnykh Infektsii [Problems of Particularly Dangerous Infections]. 1998; 1:11–22.

Литвин В.Ю., Коренберг Э.И. Природная очаговость болезней: развитие концепции к исходу века. Паразитология. 1999; 33(3):179–91.

Litvin V.Yu., Korenberg E.I. [Natural focality of diseases: development of the concept towards the end of the century]. Parazitologiya. 1999; 33(3):179–91.

Никифоров К.А., Оглодин Е.Г., Куклева Л.М., Носов Н.Ю., Ерошенко Г.А., Кутырев В.В. Способ подвидовой дифференциации штаммов возбудителя чумы методом полимеразной цепной реакции с гибридизационно-флуоресцентным учетом результатов в режиме реального времени. Патент РФ № 2621869, опубл. 07.06.2017. Бюл. № 16.

Nikiforov K.A., Oglodin E.G., Kukleva L.M., Nosov N.Yu., Eroshenko G.A., Kutyrev V.V. [Method for subspecisies dif- ferentiation of plague agent strains using polymerase chain reaction with real-time hybridization-fluorescent registration of results]. RF Patent No 2621869, published June 07, 2017.

Носов Н.Ю., Оглодин Е.Г., Краснов Я.М., Куклева Л.М., Шавина Н.Ю., Ерошенко Г.А., Кутырев В.В. Филогенетический анализ штаммов Yersinia pestis средневекового биовара из природных очагов чумы Российской Федерации и сопредельных стран. Проблемы особо опасных инфекций. 2016; 2:75–8. DOI: 10.21055/0370-1069-2016-75-78.

Nosov N.Yu., Oglodin E.G., Krasnov Ya.M., Kukleva L.M., Shavina N.Yu., Eroshenko G.A., Kutyrev V.V. [Phylogenetic analysis of Yersinia pestis strains of medieval biovar from natural plague foci of the Russian Federation and bordering countries]. Problemy Osobo Opasnykh Infektsii [Problems of Particularly Dangerous Infections]. 2016; 2:75–8. DOI: 10.21055/0370-1069-2016-2-75-78.

Онищенко Г.Г., Кутырев В.В., редакторы. Природные очаги чумы Кавказа, Прикаспия, Средней Азии и Сибири. М.: ОАО «Издательство «Медицина»; 2004. 192 с.

Onishchenko G.G., Kutyrev V.V., editors. [Natural Plague Foci in the Territory of Caucasus, Caspian-Sea Region, Central Asia, and Siberia]. M.: “Meditsina”, 2004. 192 p.

Павлова А.И., Ерошенко Г.А., Одиноков Г.Н., Куклева Л.М., Шавина Н.Ю., Краснов Я.М., Кутырев В.В. Анализ генетической изменчивости штаммов Yersinia pestis средневекового биовара из природных очагов чумы России и Монголии. Проблемы особо опасных инфекций. 2012; 4:49–53.

Pavlova A.I., Eroshenko G.A., Odinokov G.N., Koukleva L.M., Shavina N.Yu., Krasnov Ya.M., Kutyrev V.V. [Analysis of genetic variability of Yersinia pestis strains (medieval biovar) isolated in natural plague foci of the Russian Federation and Mongolia]. Problemy Osobo Opasnykh Infektsii [Problems of Particularly Dangerous Infections]. 2012; 4:49–53.

Попова А.Ю., Кутырев В.В., Балахонов С.В., Ежлова Е.Б., Демина Ю.В., Пакскина Н.Д., Щучинов Л.В., Попов Н.В., Косилко С.А., Дубровина В.И., Корзун В.М., Михайлов Е.П., Мищенко А.И, Денисов А.В., Рождественский Е.Н., Бугоркова С.А., Ерошенко Г.А., Краснов Я.М., Топорков В.П., Слудский А.А., Раздорский А.С., Матросов А.Н., Поршаков А.М., Лопатин А.А., Щербакова С.А. Координация мероприятий противочумных учреждений Роспотребнадзора по оздоровлению Горно-Алтайского высокогорного природного очага чумы в 2016 г. Проблемы особо опасных инфекций. 2016; 4:5–10. DOI: 10.21055/0370-1069-2016-4-5-10.

A.Yu. Popova, V.V. Kutyrev, E.B. Ezhlova, Yu.V. Demina, N.D. Pakskina, L.V. Shchuchinov, S.V. Balakhonov, S.A. Kosilko, V.I. Dubrovina, E.P. Mikhailov, A.I. Mishchenko, S.A. Bugorkova, G.A. Eroshenko, Ya.M. Krasnov, S.A. Shcherbakova, V.P. Toporkov, N.V. Popov, A.A. Sludsky, A.S. Razdorsky, A.A. Lopatin, A.N. Matrosov, A.M. Porshakov [Coordination of measures of plague control institutions, aimed at rehabilitation and sanitation of GornoAltai high-mountain natural plague focus in 2016]. Problemy Osobo Opasnykh Infektsii [Problems of Particularly Dangerous Infections]. 2016; 4:5–10. DOI: 10.21055/0370-1069-2016-4-5-10.

Попов Н.В., Слудский А.А., Попов Ю.А., Булгакова Е.Г., Удовиков А.И., Князева Т.В., Куклев Е.В., Кутырев В.В. Совершенствование принципов типизации природных очагов чумы на территории России и других стран СНГ. Проблемы особо опасных инфекций. 2005; 2:32–5.

Popov N.V., Sloodsky A.A., Popov Yu.A., Boolgakova E.G., Udovikov A.I., Knyazeva T.V., Kouklev E.V., Kutyrev V.V. [Improving the principles of typifying the natural plague foci in the territories of Russia and other CIS countries]. Problemy Osobo Opasnykh Infektsii [Problems of Particularly Dangerous Infections]. 2005; 2:32–35.

Яшечкин Ю.И., Осина Н.А. Способ генетического типирования штаммов Yersinia pestis и Yersinia pseudotuberculosis на основе анализа 13 VNTR локусов в мультиплексной ПЦР реакции. Патент РФ № 2644236 C1, опубл. 08.02.2018. Бюл. № 4

Yashechkin Yu.I., Osina N.A. [Method for genetic typing of Yersinia pestis and Yersinia pseudotuberculosis strains based on 13 VNTR loci analysis in multiplex PCR assay]. RF Patent No 2644236 C1, published February 08, 2018.

Eroshenko G.A., Kutyrev V.V. Biochemical and genetic peculiarities and the phylogenetic relationship of the non-main sub- species in the general scheme of the plague agent evolution. Adv. Exp. Med. Biol. 2012; 954(1):45–51. DOI: 10.1007/978-1-4614- 3561-7_6.

Eroshenko G.A., Kutyrev V.V. Biochemical and genetic peculiarities and the phylogenetic relationship of the non-main sub-species in the general scheme of the plague agent evolution. Adv. Exp. Med. Biol. 2012; 954(1):45–51. DOI: 10.1007/978-1-4614-3561-7_6.

Klevytska A.M., Price L.B., Schupp J.M., Schupp J.M., Worsham P.L., Wong J., Keim P. Identification and characterization of variable-number tandem repeats in the Yersinia pestis genome. J. Clin. Microbiol. 2001; 39:3179–85.

Cui Y., Yu C., Yan Y., Li D., Li Y., Jombart T., Weinert L.A., Wang Z., Guo Z., Xu L., Zhang Y., Zheng H., Qin N., Xiao X., Wu M., Wang X., Zhou D., Qi Z., Du Z., Wu H., Yang X., Cao H., Wang H., Wang J., Yao S., Rakin A., Li Y., Falush D., Balloux F., Achtman M., Song Y., Wang J., Yang R. Historical variation in mutational rate in an epidemic pathogen Yersinia pestis. Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 2013; 110(2):577–82. DOI: 10.1073/pnas.1205750110.

Li Y., Cui Y., Cui B., Yan Y, Yang X, Wang H, Qi Z, Zhang Q, Xiao X, Guo Z, Ma C, Wang J, Song Y, Yang R. Features of Variable Number of Tandem Repeats in Yersinia pestis and the Development of a Hierarchical Genotyping Scheme. PLoS ONE. 2013; 8(6):e66567. DOI: 10.1371/journal.pone.0066567.

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