Пространственно-временной анализ популяции возбудителя туляремии в Ростовской области, ДНР, ЛНР и на Украине с 1943 по 2023 год

Цель исследования – пространственно-временной ретроспективный и оперативный генетический анализ популяции возбудителя туляремии в Ростовской области (РО), Донецкой (ДНР), Луганской (ЛНР) народных респуб ликах и на Украине в период с 1943 по 2023 г. Материалы и методы. Использовали штаммы Francisella tularensis, выделенные на территории РО, ДНР, ЛНР и на Украине в период с 1943 по 2023 г. VNTR-генотипирование проводили по пяти локусам. Кластерный анализ и построение филогенетического дерева проводили с использованием программы GrapeTree (алгоритмы NJ и MST). Полногеномное секвенирование осуществляли на платформе MiSeq Illumina. Сборку геномов, представленных в виде ридов, проводили с использованием программы Spades. Результаты и обсуждение. Проведен сравнительный анализ VNTR-генотипов 72 штаммов F. tularensis, из них 35 штаммов, выделенных из различных природных очагов России и, в частности, в РО с 1928 по 2023 г., 11 штаммов – из ДНР и ЛНР (2022–2023 гг.) и 26 штаммов из коллекции Ростовского-на-Дону противочумного института, изолированных на территории Украины с 1949 по 1990 г. У изученных штаммов выявлено 20 индивидуальных генотипов, распределенных по трем клональным комплексам (СС1 – СС3). Молекулярно-генетический анализ штаммов F. tularensis позволил выявить три клональных комплекса возбудителя туляремии (СС1 – СС3), циркулирующих на изученных территориях. Все они присутствуют на территории РО и только комплекс СС2 проявляет географическую приуроченность к южным районам РО. Штаммы, выделенные на территории Западной Украины до 90-х гг. прошлого столетия, принадлежат исключительно к комплексу СС3. Судя по широте распространения и разнообразию генотипов, популяция штаммов комплексов СС3 и СС1 существует на изученных территориях длительное время. Штаммы одного генотипа могут обнаруживаться в эндемичных районах в течение 80 лет и на расстоянии около 1000 км друг от друга. Напротив, популяция комплекса СС2 является самой недавней по времени происхождения и территориально ограничена территорией РО. Географические данные о происхождении клонов – предшественников клональных комплексов возбудителя туляремии СС1 и СС3 позволяют предположить расширение генетического разнообразия популяции возбудителя туляремии с востока на запад.

1. Birdsell D., Myrtennäs K., Tonteri E., Sissonen S., Helland S., Johansson A., Granberg M., Hemmilä H., Pelkonen K., Grub C., Nikkari S., Forsman M., Wagner D. Genetic analyses of Francisella tularensis in Fennoscandia reveal distinct subclade distribution and closely related isolates with large temporal and geographic distances. In: 9th International Conference on Tularemia. 16–19 October, 2018. Abstract book. 2018. P. 57.

2. Origgi F.C., Frey J., Pilo P. Characterisation of a new group of Francisella tularensis subsp. holarctica in Switzerland with altered antimicrobial susceptibilities, 1996 to 2013. Euro Surveill. 2014; 19(29):20858. DOI: 10.2807/1560-7917.es2014.19.29.20858.

3. Мокриевич А.Н., Тимофеев В.С., Кудрявцева Т.Ю., Уланова Г.И., Карбышева С.Б., Миронова Р.И., Вахрамеева Г.М., Губарева Т.И., Павлов В.М., Дятлов И.А. Выделение средне азиатского подвида туляремийного микроба на территории Алтайского края. Проблемы особо опасных инфекций. 2013; 1:66–9. DOI: 10.21055/0370-1069-2013-1-66-69.

4. Timofeev V., Bakhteeva I., Mokrievich A., Vakhrameeva G., Gritskova E., Anisimov Yu., Rozhdestvensky E., Bazarova G., Zhumakaev R., Dyatlov I., Vergnaud G. The first finding of Francisella tularensis subsp. mediasiatica in Krasnoyarsk Territory, Siberia, and an update of the subspecies genetic diversity. Bacteria. 2022; 1(4):242–9. DOI: 10.3390/bacteria1040018.

5. Orlov D., Menshakova M., Thierfelder T., Zaika Yu., Böhme S., Evengard B., Pshenichnaya N. Healthy ecosystems are a prere quisite for human health – a call for action in the era of climate change with a focus on Russia. Int. J. Environ. Res. Public Health. 2020; 17(22):8453. DOI: 10.3390/ijerph17228453.

6. Сорокин В.М., Павлович Н.В., Цимбалистова М.В., Водопьянов А.С., Писанов Р.В., Носков А.К. Молекулярно-генетическая 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.

7. Водопьянов А.С., Писанов Р.В., Водопьянов С.О., Мишанькин Б.Н., Олейников И.П., Кругликов В.Д., Титова С.В. Молекулярная эпидемиология Vibrio cholerae – разработка алгоритма анализа данных полногеномного секвенирования. Эпидемиология и инфекционные болезни. 2016; 21(3):146–52. DOI: 10.17816/EID40917.

8. Hightower J., Kracalik I.T., Vydayko N., Goodin D., Glass G., Blackburn J.K. Historical distribution and host-vector diversity of Francisella tularensis, the causative agent of tularemia, in Ukraine. Parasit. Vectors. 2014; 7:453. DOI: 10.1186/s13071-014-0453-2.

9. Небогаткин И., Новохатний Ю., Выдайко Н., Билоник О., Свита В. Туляремия в Украине, современное ландшафтно-географическое деление очагов, трансграничный аспект. Ветеринарная медицина. 2017; 103:56–7.

10. Прилуцкий А.С., Роговая Ю.Д., Зубко В.Г. Туляремия: этиология, эпидемиология, вакцинопрофилактика. Университетская клиника. 2017; 13(2):231–9.

11. Dwibedi C., Birdsell D., Lärkeryd A., Myrtennäs K., Öhrman C., Nilsson E., Karlsson E., Hochhalter C., Rivera A., Maltinsky S., Bayer B., Keim P., Scholz H.C., Tomaso H., Wittwer M., Beuret C., Schuerch N., Pilo P., Hernández Pérez M., Rodriguez-Lazaro D., Escudero R., Anda P., Forsman M., Wagner D.M., Larsson P., Johansson A. Long-range dispersal moved Francisella tularensis into Western Europe from the East. Microb. Genom. 2016; 2(12):e000100. DOI: 10.1099/mgen.0.000100.

12. Нарышкина Е.А., Краснов Я.М., Альхова Ж.В., Баданин Д.В., Осин А.В., Ляшова О.Ю., Саяпина Л.В., Бондарев В.П., Меркулов В.А., Олефир Ю.В., Кутырев В.В. Полногеномное секвенирование и филогенетический анализ вакцинного штамма Francisella tularensis 15 НИИЭГ. Проблемы особо опасных инфекций. 2020; 2:91–7. DOI: 10.21055/0370-1069-2020-2-91-97.

13. Seiwald S., Simeon A., Hofer E., Weiss G., Bellmann-Weiler R. Tularemia goes west: epidemiology of an emerging infection in Austria. Microorganisms. 2020; 8(10):1597. DOI: 10.3390/microorganisms8101597.

14. Kevin M., Girault G., Caspar Y., Cherfa M.A., Mendy C., Tomaso H., Gavier-Widen D., Escudero R., Maurin M., Durand B., Ponsart C., Madani N. Phylogeography and genetic diversity of Francisella tularensis subsp. holarctica in France (1947–2018). Front. Microbiol. 2020; 11:287. DOI: 10.3389/fmicb.2020.00287.

15. Appelt S., Köppen K., Radonić A., Drechsel O., Jacob D., Grunow R., Heuner K. Genetic diversity and spatial segregation of Francisella tularensis subspecies holarctica in Germany. Front. Cell. Infect. Microbiol. 2019; 9:376. DOI: 10.3389/fcimb.2019.0037.

16. Gyuranecz M., Birdsell D.N., Splettstoesser W., Seibold E., Beckstrom-Sternberg S.M., Makrai L., Fodor L., Fabbi M., Vicari N., Johansson A., Busch J.D., Vogler A.J., Keim P., Wagner D.M. Phylogeography of Francisella tularensis subsp. holarctica, Europe. Emerg. Infect. Dis. 2012; 18(2):290–3. DOI: 10.3201/ eid1802.111305.

17. Maurin M., Gyuranecz M. Tularaemia: clinical aspects in Europe. Lancet. Infect. Dis. 2016; 16(1):113–24. DOI: 10.1016/ s1473-3099(15)00355-2.

18. Luque-Larena J.J., Mougeot F., Arroyo B., Vidal M.D., Rodríguez-Pastor R., Escudero R., Anda P., Lambin X. Irruptive mammal host populations shape tularemia epidemiology. PLoS Pathog. 2017; 13(11):e1006622. DOI: 10.1371/journal.ppat.1006622.

19. Golovliov I., Bäckman S., Granberg M., Salomonsson E., Lundmark E., Näslund J., Busch J.D., Birdsell D., Sahl J.W., Wagner D.M., Johansson A., Forsman M., Thelaus J. Long-term survival of virulent tularemia pathogens outside a host in conditions that mi mic natural aquatic environments. Appl. Environ. Microbiol. 2021; 87(6):e02713-20. DOI: 10.1128/AEM.02713-20.

20. Schaudinn C., Rydzewski K., Meister B., Grunow R., Heuner K. Francisella tularensis subsp. holarctica wild-type is able to colonize natural aquatic ex vivo biofilms. Front. Microbiol. 2023; 14:1113412. DOI: 10.3389/fmicb.2023.1113412.

21. Myrtennäs K., Escudero R., Zaballos Á., González-Martín-Niño R., Gyuranecz M., Johansson A. Genetic traces of the Francisella tularensis colonization of Spain, 1998–2020. Microorganisms. 2020; 8(11):1784. DOI: 10.3390/microorganisms8111784.

22. Rodríguez D.H., Escudero R., Mougeot F., Cofreces S.H., Jado I., Luque-Larena J.J., Martín-Niño R.G., Vidal D. Francisella spp. prevalence in environmental compartments during epizootic and inter-epizootic periods in Castilla-y-León, Spain (S2-02). In: 10th International Conference on Tularemia, Grenoble, France. Sept. 25–28. Abstracts. 2023. P. 27.

23. Appelt S., Faber M., Köppen K., Jacob D., Grunow R., Heuner K. Francisella tularensis Subspecies holarctica and Tulare mia in Germany. Microorganisms. 2020; 8(9):1448. DOI: 10.3390/microorganisms8091448.

24. Kreizinger Z., Erdélyi K., Felde O., Fabbi M., Sulyok K.M., Magyar T., Gyuranecz M. Comparison of virulence of Francisella tularensis ssp. holarctica genotypes B.12 and B.FTNF002-00. BMC Vet. Res. 2017; 13(1):46. DOI: 10.1186/s12917-017-0968-9.

25. Nguyen T.M., Ilef D., Jarraud S., Rouil L., Campese C., Che D., Haeghebaert S., Ganiayre F., Marcel F., Etienne J., Desenclos J.C. A community-wide outbreak of legionnaires disease linked to industrial cooling towers – how far can contaminated aerosols spread? J. Infect. Dis. 2006; 193(1):102–11. DOI: 10.1086/498575.

26. Smith D.J., Timonen H.J., Jaffe D.A., Griffin D.W., Birmele M.N., Perry K.D., Ward P.D., Roberts M.S. Intercontinental dispersal of bacteria and archaea by transpacific winds. Appl. Environ. Microbiol. 2013; 79(4):1134–9. DOI: 10.1128/AEM.03029-12.

27. Lopes de Carvalho I., Zé-Zé L., Alves A.S., Pardal S., Lopes R.J., Mendes L., Núncio M.S. Borrelia garinii and Francisella tularensis subsp. holarctica detected in migratory shorebirds in Portugal. Eur. J. Wildl. Res. 2012; 58(5):857–61. DOI: 10.1007/s10344-012-0617-3.

28. Padeshki P.I., Ivanov I.N., Popov B., Kantardjiev T.V. The role of birds in dissemination of Francisella tularensis: first direct molecular evidence for bird-to-human transmission. Epidemiol. Infect. 2010; 138(3):376–9. DOI: 10.1017/S0950268809990513.

29. Сорокин В.М., Павлович Н.В., Цимбалистова М.В., Хаметова А.П., Водопьянов А.С., Писанов Р.В., Носков А.К. Филогенетическая характеристика штаммов возбудителя туляремии на территории Ростовской области и выявление эритромициночувствительных геновариантов. Антибиотики и химиотерапия. 2024; 69(1-2):23–8. DOI: 10.37489/0235-2990-2024-69-1-2-23-28.