Длительное сохранение Yersinia pestis в ассоциации с Acanthamoeba castellanii в эксперименте

Цель исследования – выявление возможности длительного выживания и сохранения свойств Yersinia pestis в ассоциации с почвенными амебами Acanthamoeba castellanii. Материалы и методы. Использовали штаммы возбудителя чумы и акантамеб, выделенные на одном участке Горно-Алтайского высокогорного очага чумы. Систематическую принадлежность простейших определяли путем анализа данных секвенирования фрагмента гена 18S рРНК с последующим выравниванием на последовательности амеб из базы данных NCBI GenBank. Получение флуоресцентного штамма Y. pestis осуществляли методом электропорации с использованием плазмиды pTurboGFP-B. Совместное культивирование проводили в солевом буфере в отсутствие питательных веществ для клеток возбудителя чумы. Определение влияния сокультивирования с простейшими на свойства штамма Y. Pestis выполняли с помощью микробиологических, биологических и молекулярно-генетических методов. Результаты и обсуждение. Установлено сохранение жизнеспособности клеток штамма Y. pestis основного подвида античного биовара филогенетической линии 4.ANT в совместной культуре с клетками амеб в отсутствие дополнительных питательных веществ на протяжении 22 месяцев эксперимента. Сокультивирование с амебами не привело к изменению культурально-морфологических, генетических и вирулентных свойств штамма возбудителя чумы. Полученные данные подтверждают возможность использования Acanthamoeba castellanii чумным микробом для персистенции в почвенных биоценозах и открывают перспективу изучения механизмов сохранения возбудителя чумы в течение длительных межэпизоотических периодов.

1. Al-Quadan T., Price C.T., Abu Kwaik Y. Exploitation of evolutionarily conserved amoeba and mammalian processes by Legionella. Trends Microbiol. 2012; 20(6):299–306. DOI: 10.1016/j.tim.2012.03.005.

2. Cirillo J.D., Falkow S., Tompkins L.S. Growth of Legionella pneumophila in Acanthamoeba castellanii enhances invasion. Infect. Immun. 1994; 62(8):3254–61. DOI: 10.1128/iai.62.8.3254-3261.1994.

3. Kennedy G.M., Morisaki J.H., DiGiuseppe Champion P.A. Conserved mechanisms of Mycobacterium marinum pathogenesis within the environmental amoeba Acanthamoeba castellanii. Appl. Environ. Microbiol. 2012; 78(6):2049–52. DOI: 10.1128/AEM.06965-11.

4. Abd H., Saeed A., Weintraub A., Nair G.B., Sandström G. Vibrio cholerae O1 strains are facultative intracellular bacteria, able to survive and multiply symbiotically inside the aquatic free-living amoeba Acanthamoeba castellanii. FEMS Microbiol Ecol. 2007; 60(1):33–9. DOI: 10.1111/j.1574-6941.2006.00254.x.

5. El-Etr S.H., Margolis J.J., Monack D., Robison R.A., Cohen M., Moore E., Rasley A. Francisella tularensis type A strains cause the rapid encystment of Acanthamoeba castellanii and survive in amoebal cysts for three weeks postinfection. Appl. Environ. Microbiol. 2009; 75(23):7488–500. DOI: 10.1128/AEM.01829-09.

6. Sun S., Noorian P., McDougald D. Dual role of mechanisms involved in resistance to predation by protozoa and virulence to humans. Front. Microbiol. 2018; 9:1017. DOI: 10.3389/fmicb.2018.01017.

7. Никульшин С.В., Онацкая Т.Г., Луканина Л.М., Бондаренко А.И. Изучение ассоциации почвенных амеб Hartmannella rhysodes с бактериями – возбудителями чумы и псевдотуберкулеза в эксперименте. Журнал микробиологии, эпидемиологии и иммунобиологии. 1992; 9-10:2–5.

8. Пушкарева В.И. Экспериментальная оценка взаимодействия Yersinia pestis EV с почвенными инфузориями и возможности длительного сохранения бактерий в цистах простейших. Журнал микробиологии, эпидемиологии и иммунобиологии. 2003;4:40–4.

9. Бренева Н.В., Марамович А.С., Климов В.Т. Экологические закономерности существования патогенных иерсиний в почвенных экосистемах. Журнал микробиологии, эпидемиологии и иммунобиологии. 2005; 6:82–8.

10. Markman D.W., Antolin M.F., Bowen R.A., Wheat W.H., Woods M., Gonzalez-Juarrero M., Jackson M. Yersinia pestis survival and replication in potential ameba reservoir. Emerg. Infect. Dis. 2018; 24(2):294–302. DOI: 10.3201/eid2402.171065.

11. Кошель Е.И., Ерошенко Г.А., Анисимова Л.В., Новичкова Л.А., Широков А.А., Буров А.М., Кузнецов О.С., Кутырев В.В. Оценка длительности сохранения штаммов Yersinia pestis в клетках почвенных амеб Acanthamoeba sp. в экспериментальных условиях. Проблемы особо опасных инфекций. 2016; 2:69–74. DOI: 10.21055/0370-1069-2016-2-69-74.

12. Benavides-Montaño J.A., Vadyvaloo V. Yersinia pestis resists predation by Acanthamoeba castellanii and exhibits prolonged intracellular survival. Appl. Environ. Microbiol. 2017; 83(13):e00593-17. DOI: 10.1128/AEM.00593-17.

13. Оглодин Е.Г., Морозов О.А., Никифоров К.А., Куклева Л.М., Шарапова Н.А., Рождественский Е.Н., Базарова Г.Х., Денисов А.В., Санаров П.П., Токмакова Е.Г., Макашова М.А., Германчук В.Г., Ерошенко Г.А., Кутырев В.В. Видовая принадлежность, численность и динамика взаимодействия акантамеб из почв Горно-Алтайского высокогорного очага чумы со штаммами Yersinia pestis. Проблемы особо опасных инфекций. 2017; 4:56–61. DOI: 10.21055/0370-1069-2017-4-56-61.

14. Работнов Т.А. Об организации биогеоценоза. В кн.: Герасимов И.П., редактор. Международная география-76 / XXIII Междунар. геогр. конгресс. Секция 4: Биогеография и география почв. М.; 1976. С. 101–4.

15. Кошель Е.И., Анисимова Л.В., Новичкова Л.А., Видяева Н.А., Гусева Н.П., Ерошенко Г.А., Кутырев В.В. Определение систематической принадлежности почвенных амеб из очагов чумы Прикаспия на основе анализа участков рибосомного оперона. Генетика. 2015; 51(1):39–45. DOI: 10.7868/S0016675815010051.

16. Литвин В.Ю., Пушкарева В.И. О вероятном механизме поддержания вирулентности бактерий в почвенных и водных сообществах. В кн.: Литвин В.Ю., редактор. Патогенные бактерии в сообществах (механизмы и формы существования): сб. науч. тр. М.: Росагросервис; 1994. С. 24–34.

17. Куклева Л.М., Тучков И.В., Оглодин Е.Г., Девдариани З.Л., Морозов О.А., Кузнецов О.С., Германчук В.Г., Ерошенко Г.А. Получение штамма Yersinia pestis, продуцирующего флуоресцентный белок GFP, и перспективы его использования. Проблемы особо опасных инфекций. 2019; 4:61–6. DOI: 10.21055/0370-1069-2019-4-61-66.

18. Онищенко Г.Г., Кутырев В.В., редакторы. Лабораторная диагностика особо опасных инфекционных болезней. Практическое руководство. М.: Шико; 2013. 560 c.

19. Schroeder J.M., Booton G.C., Hay J., Niszl I.A., Seal D.V., Markus M.B., Fuerst P.A., Byers T.J. Use of subgenic 18S ribosomal DNA PCR and sequencing for genus and genotype identification of Acanthamoebae from humans with keratitis and from sewage sludge. J. Clin. Microbiol. 2001; 39(5):1903–11. DOI: 10.1128/JCM.39.5.1903-1911.2001.

20. Casadevall A., Fu M.S., Guimaraes A.J., Albuquerque P. The ‘amoeboid predator-fungal animal virulence’ hypothesis. J. Fungi (Basel). 2019; 5(1):10. DOI: 10.3390/jof5010010.

21. Espinoza-Vergara G., Noorian P., Silva-Valenzuela C.A., Raymond B.B.A., Allen C., Hoque M.M., Sun S., Johnson M.S., Pernice M., Kjelleberg S., Djordjevic S.P., Labbate M., Camilli A., McDougaldet D. Vibrio cholerae residing in food vacuoles expelled by protozoa are more infectious in vivo. Nat. Microbiol. 2019; 4(12):2466–74. DOI: 10.1038/s41564-019-0563-x.

22. Kado C.I., Liu S.T. Rapid procedure for detection and isolation of large and small plasmids. J. Bacteriol. 1981; 145(3):1365–73. DOI: 10.1128/jb.145.3.1365-1373.1981.