Сайт издательства «Медиа Сфера»
содержит материалы, предназначенные исключительно для работников здравоохранения. Закрывая это сообщение, Вы подтверждаете, что являетесь дипломированным медицинским работником или студентом медицинского образовательного учреждения.

Вязовая А.А.

ФБУН «НИИ эпидемиологии и микробиологии им. Пастера»

Гаврилова Н.Ю.

ФГБОУ ВО «Санкт-Петербургский государственный университет»

Герасимова А.А.

ФБУН «НИИ эпидемиологии и микробиологии им. Пастера»

Бычкова А.О.

ГОБУЗ «Мурманский областной противотуберкулезный диспансер»

Авадений И.

ФГБУ «Санкт-Петербургский НИИ фтизиопульмонологии» Минздрава России

Аникиева Е.В.

ГОБУЗ «Мурманский областной противотуберкулезный диспансер»

Соловьева Н.С.

ФГБУ «Санкт-Петербургский НИИ фтизиопульмонологии» Минздрава России

Журавлев В.Ю.

ФГБУ «Санкт-Петербургский НИИ фтизиопульмонологии» Минздрава России

Мокроусов И.В.

ФБУН «НИИ эпидемиологии и микробиологии им. Пастера»

Нарвская О.В.

ФБУН «НИИ эпидемиологии и микробиологии им. Пастера»;
ФГБУ «Санкт-Петербургский НИИ фтизиопульмонологии» Минздрава России

Молекулярно-генетический мониторинг популяции Mycobacterium tuberculosis в Мурманской области

Авторы:

Вязовая А.А., Гаврилова Н.Ю., Герасимова А.А., Бычкова А.О., Авадений И., Аникиева Е.В., Соловьева Н.С., Журавлев В.Ю., Мокроусов И.В., Нарвская О.В.

Подробнее об авторах

Просмотров: 593

Загрузок: 16


Как цитировать:

Вязовая А.А., Гаврилова Н.Ю., Герасимова А.А., и др. Молекулярно-генетический мониторинг популяции Mycobacterium tuberculosis в Мурманской области. Молекулярная генетика, микробиология и вирусология. 2022;40(2):21‑27.
Vyazovaya AA, Gavrilova NYu, Gerasimova AA, et al. Molecular-genetic monitoring of Mycobacterium tuberculosis population in Murmansk region. Molecular Genetics, Microbiology and Virology. 2022;40(2):21‑27. (In Russ.)
https://doi.org/10.17116/molgen20224002121

Рекомендуем статьи по данной теме:
Мо­ле­ку­ляр­ные мар­ке­ры ви­ру­лен­тнос­ти M. tube­rculosis в тка­ни лег­ких (эк­спе­ри­мен­таль­ное ис­сле­до­ва­ние). Ар­хив па­то­ло­гии. 2024;(4):31-37
Роль неоадъю­ван­тной ле­карствен­ной те­ра­пии в ком­би­ни­ро­ван­ном ле­че­нии мес­тно-рас­простра­нен­но­го не­мел­кок­ле­точ­но­го ра­ка лег­ко­го и пред­по­сыл­ки пер­со­на­ли­зи­ро­ван­но­го к ней под­хо­да. Он­ко­ло­гия. Жур­нал им. П.А. Гер­це­на. 2025;(1):19-25

Введение

В настоящее время установлено, что генетическая структура глобальной популяции возбудителя туберкулеза (ТБ) — Mycobacterium tuberculosis неоднородна и включает ряд филогенетических линий, сублиний, генетических семейств и кластеров, которые различаются по географическому распространению, способности к передаче и лекарственной устойчивости штаммов [1]. Для российской популяции M. tuberculosis характерно доминирование генетического семейства Beijing, в частности его основных кластеров — Central Asian/Russian (CC1, иначе именуемый 94-32) и В0/W148 (CC2) [2—10]. Однако мониторинг локальных популяций, слежение за циркуляцией штаммов высококонтагиозных и высоковирулентных генотипов M. tuberculosis, проводится лишь на отдельных территориях России [2, 11—14]. Начиная с 2015 г. для выявления возбудителя ТБ и определения лекарственной устойчивости M. tuberculosis используются методы молекулярной диагностики1.

В Мурманской области (численность населения 757,6 тыс. человек, площадь 144,9 тыс. км2) первые молекулярно-генетические исследования циркулирующих штаммов M. tuberculosis для характеристики структуры популяции возбудителя, в частности для оценки роли штаммов различных генотипов в распространении лекарственно-устойчивого туберкулеза легких, были проведены в годы подъема заболеваемости ТБ (2003—2006 гг.) [15, 16]. Далее, в 2007—2017 гг., заболеваемость ТБ в Мурманской области значительно снизилась: с 58,2 до 23,9 на 100 тыс. населения [17]. Вместе с тем удельный вес первичной множественной лекарственной устойчивости (МЛУ) возбудителя туберкулеза оставался на высоком уровне — 25,0% в 2017 г.

Цель исследования — генотипическая характеристика популяции M. tuberculosis в Мурманской области и анализ изменений ее структуры за 15-летний период.

Материал и методы

Согласно официальным данным, в Мурманской области в 2017 г. впервые выявлены 157 больных ТБ легких. Нами изучено 67 (91,8%) из 73 штаммов M. tuberculosis, выделенных от 93 бактерионосителей. Культивирование на питательной среде Левенштейна—Йенсена и определение лекарственной чувствительности (ЛЧ) изолятов M. tuberculosis к основным противотуберкулезным препаратам (ПТП) проводили стандартным непрямым методом абсолютных концентраций и BACTEC MGIT 960. Штаммы определяли как монорезистентные — устойчивые к одному из ПТП, полирезистентные — к двум ПТП и более, но не одновременно к рифампицину и изониазиду, штаммы с МЛУ — устойчивые как минимум к рифампицину и изониазиду2.

Определение мутаций в генах rpoB, katG и inhA, ассоциированных с лекарственной устойчивостью к рифампицину и изониазиду, проводили с использованием тест-системы Амплитуб-МЛУ-РВ (ООО «Синтол», Россия).

ДНК выделяли из чистых культур M. tuberculosis согласно протоколу [18]. Принадлежность штаммов M. tuberculosis к генетическому семейству (генотипу) Beijing, включая кластеры B0/W148, Central-Asian/Russian и Central Asia Outbreak (CAO), проводили с помощью ряда мультиплексных ПЦР, основанных на выявлении вставки IS6110 и однонуклеотидных полиморфизмов (SNPs, single nucleotide polymorphisms) соответственно [7, 19—21]. Более точное генотипирование штаммов Beijing методом MIRU-VNTR (mycobacterial interspersed repetitive units — variable number of tandem repeats) использовали для оценки полиморфизма 24 локусов хромосомы [22]. Число повторов в каждом локусе MIRU-VNTR представляло числовой профиль штамма, который сравнивали с данными международной базы данных MIRU-VNTR plus (https://www.miru-vntrplus.org/), определяя MIRU-VNTR-тип согласно номенклатуре (MLVA Mtbc 15-9). Для анализа родства между штаммами на основе полиморфизма 24 локусов MIRU-VNTR использовали алгоритм построения минимального связывающего дерева (MST, minimum spanning tree). Для оценки аллельного полиморфизма локусов и дискриминирующей способности MIRU-VNTR-типирования вычисляли индекс Хантера—Гастона (HGI, Hunter Gaston Index) [23]. Уровень кластеризации (Clustering Rate, CR) оценивали по формуле: CR=(nc–c)/n, где nc — число кластеризованных штаммов, с — количество кластеров, n — общее число штаммов [22].

Для генотипирования штаммов M. tuberculosis других генотипов (non-Beijing) использовали метод сполиготипирования (spoligotyping, spacer oligonucleotide typing) [24]. Профили сполиготипирования штаммов сопоставляли с имеющимися в международной базе SITVIT2 (https://www.pasteur-guadeloupe.fr:8081/SITVIT2/), определяя сполиготип SIT (Spoligotype International Type).

Статистическую обработку полученных результатов проводили с использованием ресурса MEDCALC (https://www.medcalc.org/calc/odds_ratio.php), вычисляя значения χ2, точного критерия Фишера и отношения шансов (odds ratio, OR). Различия между группами считали статистически значимыми при доверительном интервале 95% и p<0,05.

Результаты и обсуждение

Генотипирование 67 штаммов M. tuberculosis позволило выявить наиболее распространенное генетическое семейство Beijing (52,2%; 35). Присутствие нуклеотидной замены G>A в гене sigE свидетельствовало о принадлежности 34,3% (23/67) штаммов Beijing к кластеру Central-Asian/Russian [7], включавшему штамм субтипа Central Asia Outbreak (CAO) (устойчивый к изониазиду и этионамиду) [21].

Кластер B0/W148 (ранее обозначаемый B0) в Мурманской области был выявлен еще в 2003—2004 гг. [15] путем анализа полиморфизма длин фрагментов рестрикции хромосомной ДНК, содержащих последовательность IS6110 (IS6110-RFLP) [18]. В нашем исследовании доля эпидемиологически и клинически значимого в России кластера Beijing B0/W148 [2, 3], характерной чертой которого является вставка IS6110 в локусах Rv2664 и Rv2665 [20], составила 10,4% (7/67), что значительно меньше, чем в Республике Карелия, Калининградской области, Республике Коми (около 19%) [11, 13, 25].

MIRU-VNTR-типирование 35 штаммов Beijing выявило 14 вариантов профилей, из которых 11 принадлежали к известным типам согласно номенклатуре MLVA MtbC 15-9 (HGI=0,79) (табл. 1, рисунок). Анализ аллельного полиморфизма штаммов Beijing показал наиболее высокую вариабельность локусов MIRU26 (HGI=0,50) и QUB26 (HGI=0,44); 14 из 24 локусов были однородны — все штаммы имели один и тот же аллельный вариант (см. табл. 1). Наиболее распространенные в российской популяции M. tuberculosis Beijing кластеры 94-32 (42,9%; 15 из 35) и 100-32 (17,1%; 6) включали штаммы Central-Asian/Russian и B0/W148 соответственно [4—6, 9].

Таблица 1. MIRU-VNTR профили штаммов M. tuberculosis Beijing

MLVA Mtbc 15-9

MIRU-VNTR числовой профиль*

Кластер Beijing

МЛУ

Всего

94-32

223325153533424682454433

Central-Asian/Russian

5

15

96-32

223325153533424682464433

Central-Asian/Russian

1

1

99-332

223325153533424672452433

Central-Asian/Russian

2

770-32

223325153534424582454433

Central-Asian/Russian

1

1076-32

223325163533424682454433

Central-Asian/Russian

1

4402-32

223325153533424782454433

Central-Asian/Russian

1

1

?-32

223325153334424582454433

Central-Asian/Russian

1

?-32

223325153333224682454434

Central-Asian/Russian

1

1

100-32

223325173533424672454433

B0/W148

5

6

1075-32

223325163533424672454433

B0/W148

1

1

1066-32

223325173533424662454433

1

1

9341-32

223325153533424882454433

1

9391-32

224325173533424682454433

2

?-32

224325173333424682454433

1

Примечание. * — MIRU02, Mtub04, ETRC, MIRU04, MIRU40, MIRU10, MIRU16, Mtub21, MIRU20, Qub11b, ETRA, Mtub29, Mtub30, ETRB, MIRU23, MIRU24, MIRU26, MIRU27, Mtub34, MIRU31, Mtub39, QUB26, QUB4156c, MIRU39.

Минимальное охватывающее древо (Minimum spanning tree) профилей MIRU-VNTR (24 локусов) штаммов M. tuberculosis Beijing.

Размеры узлов пропорциональны числу штаммов (n) в составе MIRU-VNTR-кластера (согласно MLVA Mtbc 15-9). Линии между узлами показывают изменения, касающиеся одного локуса — сплошные жирные, двух — сплошные тонкие, трех — прерывистая.

Сравнение MIRU-VNTR-профилей штаммов B0/W148 и Central-Asian/Russian выявило более выраженную неоднородность последних (HGI=0,54 против HGI=0,29), что позволяет предполагать разнообразие источников происхождения и различную давность заноса вариантов возбудителя на исследуемую территорию (см. табл. 1, рисунок).

При этом высокие уровни кластеризации [22, 26] штаммов Beijing Central-Asian/Russian (CR=0,68) и B0/W148 (CR=0,71) свидетельствуют об их текущем распространении на момент исследования.

Сполиготипирование 32 штаммов non-Beijing выявило 17 типов (SIT), представляющих генетические семейства Ural, T, LAM (Latin American-Mediterranean), Haarlem и X (табл. 2). Для штаммов SIT4, SIT237, SIT1177 и штаммов с новым сполигопрофилем (NEW) принадлежность к семейству не определена (обозначены Unknown — неизвестный). Шесть сполигокластеров (сполиготипы, представленные двумя штаммами и более) включали 65,6% (21/32) штаммов non-Beijing.

В группе non-Beijing, как видно из табл. 2, преобладали штаммы семейства Ural (19,4%; 13/67), представленного сполиготипами SIT35, SIT262 и SIT1447. Столь высокая доля штаммов Ural в локальных популяциях возбудителя туберкулеза нехарактерна для северо-западных регионов России: в Республике Карелия — 12,8%, в Калининградской области — 5,5%, в Псковской области — 5,6%, в Республике Коми — 6,9% [11, 13, 25, 27].

Таблица 2. Сполиготипы штаммов M. tuberculosis non-Beijing

Сполиготип, SIT

Профиль сполиготипирования

Генотип

Всего

35



Ural

6

262



Ural

6

1447



Ural

1

40



T

1

52



T

1

122



T

2

1255



T

1

1105



T

1

42



LAM

3

60



LAM

1

254



LAM

1

2



Haarlem

2

708



X

1

4



Unknown

2

237



Unknown

1

1177



Unknown

1

NEW



Unknown

1

Остальные генетические семейства были более гетерогенны по сполигопрофилям. Генотип LAM, второй по распространенности в России (до 29,4%) после Beijing [2, 8, 12, 27], в Мурманской области был обнаружен лишь у 7,5% штаммов.

Метод сполиготипирования не применяли для оценки полиморфизма M. tuberculosis семейства Beijing, поскольку подавляющее большинство штаммов принадлежит к сполиготипу SIT1 [2, 3].

В сравнении с 2003—2006 гг. полученные нами данные генотипирования штаммов M. tuberculosis подтверждают доминирование и свидетельствуют о намечающемся росте с 44,0% (193/439) [15] — 47,2% (17/36) [16] до 52,2% (35/67) (χ2=3,38, p=0,185) доли генотипа Beijing в популяции возбудителя туберкулеза Мурманской области. Подобные наблюдения имеются и в Калининградской области, где доля генотипа Beijing за 10 лет (2006—2015 гг.) увеличилась с 40,3 до 63,0% [13]. Интересно, что на прилегающей к Мурманской области территории Республики Карелия с 2006 по 2014 г. доля штаммов данного генотипа оставалась практически неизменной (около 55%) [11].

Сравнительная оценка сполигокластеров основных генетических семейств Ural, T, LAM с ранее опубликованными данными [15] выявила изменения в структуре современной популяции M. tuberculosis. Так, в общей выборке штаммов увеличилась суммарная доля сполиготипов SIT35 и SIT262 (оба — Ural) — с 11,2 до 17,9%; уменьшилась доля основного сполиготипа SIT52 семейства T — с 5,9 до 1,5%; штаммы SIT53 (семейство T), ранее составлявшие 3,4%, не были обнаружены в нашем исследовании. Выявляемость наиболее распространенного не только в России, но и в мире сполиготипа SIT42 семейства LAM (https://www.pasteur-guadeloupe.fr:8081/SITVIT2) существенно не изменилась (p>0,05): 3,6% (2003—2006 гг.) и 4,5% (2017 г.) соответственно.

Изучение спектра фенотипической лекарственной устойчивости M. tuberculosis показало, что у 41 (61,2%) из 67 штаммов чувствительность к ПТП была сохранена, у 18 (26,9%) штаммов выявлена МЛУ. Устойчивость всех МЛУ-штаммов к рифампицину и изониазиду была обусловлена мутациями rpoB Ser531Leu (TCG→TTG) и katG Ser315Thr (AGC→ACC), которые чаще всего встречаются у МЛУ-штаммов генотипа Beijing [2, 3, 5, 12, 25, 28]. Согласно ранее опубликованным данным, в 2003—2004 гг. доля этих мутаций у МЛУ-штаммов в Мурманской области составляла 97,4% — katG Ser315Thr (AGC→ACC) и 76,3% — rpoB Ser531Leu (TCG→TTG) [15]. У одного штамма устойчивость к изониазиду была связана с дополнительной мутацией в гене inhA -15 C→T.

Результаты сопоставления данных генотипирования и определения фенотипической лекарственной чувствительности штаммов M. tuberculosis приведены в табл. 3.

Таблица 3. Генотипы и лекарственная устойчивость штаммов M. tuberculosis

Генотип

Чувствительные

Моно-/полирезистентные (n=8)

МЛУ (n=18)

Всего (n=67)

Beijing

17

3

15

35

Beijing B0/W148

0

1

6

7

Central-Asian/Russian

13

2

8

23

Beijing, другой

4

0

1

5

Non-Beijing

24

5

3

32

Ural

9

4

0

13

T

6

0

0

6

LAM

5

0

0

5

Haarlem

1

1

0

2

X

1

0

0

1

Unknown

2

0

3

5

На большой выборке штаммов, выделенных от впервые выявленных больных в годы подъема заболеваемости ТБ (2003—2006 гг.), была установлена ассоциация МЛУ с принадлежностью штаммов к генотипу Beijing — 47,7% (92/193) против non-Beijing — 7,3% (18/246) (P=0,006; OR=5,20 [1,61—16,84]) [15]. Данная ассоциация сохранялась в 2017 г.: 42,9% (15/35) против 9,4% (3/32) (P=0,004; OR=7,25 [1,85—28,37]).

Следует отметить, что доли МЛУ-штаммов кластеров B0/W148 и Central-Asian/Russian генотипа Beijing существенно различались и составляли 85,7% (6/7) и 34,8% (8/23) (p=0,019) соответственно (см. табл. 3).

В подавляющем большинстве случаев от больных ТБ легких с множественной лекарственной устойчивостью возбудителя (МЛУ-ТБ) были выделены штаммы генотипа Beijing (83,3%; 15/18 в 2017 г. и 80,7% в 2003—2004 гг.), причем в нашем исследовании доля МЛУ-штаммов кластера B0/W148 значительно увеличилась — до 33,3% (6/18) против 9,6% (11/114) [15] соответственно (P=0,009; OR=4,68 [1,47—14,94]). Ранее в ряде регионов России была установлена ассоциация МЛУ-ТБ с заражением штаммами генотипа Beijing, особенно кластера B0/W148 [2, 3, 6, 8, 9, 11—13, 25].

МЛУ штаммы non-Beijing имели сполигопрофили (SIT4, SIT237) (см. табл. 2), редко встречающиеся в российской популяции возбудителя ТБ.

При этом сопоставление результатов сполиготипирования и эпидемиологических данных позволило ретроспективно обосновать групповое заражение штаммом SIT4 M. tuberculosis от общего неустановленного источника МЛУ-ТБ. Данный пример демонстрирует прикладное значение оценки генетического разнообразия популяции возбудителя в эпидемиологической диагностике МЛУ-ТБ.

Заключение

Результаты данного исследования позволили оценить генетическое разнообразие штаммов возбудителя, выделенных от впервые выявленных больных ТБ легких в Мурманской области в 2017 г. В популяции M. tuberculosis наиболее распространенными были генотипы Beijing (52,2%) и Ural (19,4%). Среди штаммов Beijing численно преобладал кластер Central-Asian/Russian, гетерогенный по MIRU-VNTR-профилям. Наибольшая доля МЛУ-штаммов выявлена в кластере Beijing B0/W148 (85,7%), представленном преимущественно MIRU-VNTR-профилем 100-32. У 26,9% МЛУ-штаммов устойчивость к рифампицину и изониазиду была обусловлена мутациями rpoB Ser531Leu (TCG→TTG) и katG Ser315Thr (AGC→ACC).

В популяции M. tuberculosis в период 2003—2017 гг. наблюдается устойчивое доминирование генотипа Beijing с тенденцией к росту с 44,0% до 52,2%. При этом доля МЛУ-штаммов кластера B0/W148 Beijing увеличилась в 3,5 раза, что свидетельствует об отборе и накоплении данного эпидемиологически и клинически неблагоприятного варианта возбудителя ТБ в Мурманской области.

Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.


1Приказ Минздрава России №951 от 29.12.14.

2Приказ Минздрава России №951 от 29.12.2014.

Подтверждение e-mail

На test@yandex.ru отправлено письмо со ссылкой для подтверждения e-mail. Перейдите по ссылке из письма, чтобы завершить регистрацию на сайте.

Подтверждение e-mail

Мы используем файлы cооkies для улучшения работы сайта. Оставаясь на нашем сайте, вы соглашаетесь с условиями использования файлов cооkies. Чтобы ознакомиться с нашими Положениями о конфиденциальности и об использовании файлов cookie, нажмите здесь.