Молекулярно-генетическая характеристика коллекционных штаммов LEPTOSPIRA spp. Санкт-Петербургского института Пастера на основе данных секвенирования гена 16S рРНК
- Авторы: Баимова Р.Р.1, Останкова Ю.В.1, Блинова О.В.1, Стоянова Н.А.1, Токаревич Н.К.1
-
Учреждения:
- ФБУН НИИ эпидемиологии и микробиологии имени Пастера
- Выпуск: Том 13, № 6 (2023)
- Страницы: 1040-1048
- Раздел: ОРИГИНАЛЬНЫЕ СТАТЬИ
- URL: https://ogarev-online.ru/2220-7619/article/view/252304
- DOI: https://doi.org/10.15789/2220-7619-MAG-17028
- ID: 252304
Цитировать
Полный текст
Аннотация
Лептоспироз является распространенным практически по всему миру зооантропонозным заболеванием. Эталонным методом для серологической диагностики лептоспироза является реакция микроскопической агглютинации с живыми лептоспирами (РМА). Этот метод основан на оценке способности сыворотки агглютинировать живые бактерии Leptospira эталонных сероваров, поддерживаемых в референс-лаборатории. В лабораториях, которые имеют коллекцию собственных изолированных и референсных штаммов Leptospira, используемых для серологической диагностики, эти микроорганизмы сохраняются в течение многих лет путем повторного пассирования, что значительно увеличивает шансы кросс-контаминации штаммов. Отсутствие адекватного контроля качества референсных штаммов может отрицательно повлиять на эпидемиологические исследования. Контроль чистоты и постоянства антигенного состава референсных штаммов Leptospira spp. имеет большое значение для диагностики лептоспироза. Целью данного исследования было сравнение нуклеотидных последовательностей гена 16S, некоторых коллекционных штаммов лептоспир Санкт-Петербургского Института им. Пастера, с последовательностями, загруженными в международную базу данных. В работе были изучены 38 штаммов лептоспир. Нуклеотидные последовательности 36 штаммов были депонированы в международную базу данных GenBank, в двух штаммах были обнаружены несоответствия. В результате исследования установлено, что контрольные штаммы Leptospira из коллекции Санкт-Петербургского института Пастера имеют минимальные отличия от международных контрольных штаммов. Анализ полученных последовательностей региона 16S рРНК, показал наличие точечных мутаций, транзиций, делеций и инсерций, независимо от видовой принадлежности штамма. Открытый пангеном лептоспир демонстрирует высокую геномную вариабельность у видов, что обусловлено способностью лептоспир к латеральному переносу генов, с целью приспособления к изменяющимся условиям среды. Массовое приобретение и потеря генов ведут к увеличению разнообразия видов. Ген 16S рРНК подходит для скрининговой диагностики, однако высокое сходство данного фрагмента и тесное филогенетическое родство разных видов ограничивает его использование для генотипирования. Наличие точечных нуклеотидных мутаций вероятнее всего связано с эволюционными механизмами лептоспир, их способностью к горизонтальному переносу генов и кроссинговеру, в том числе и рибосомальных генов, однако это предположение обуславливает необходимость проведения дополнительных исследований. Для генотипирования образцов необходим подбор альтернативных генов, с высокой специфичностью и достаточным уровнем дивергенции нуклеотидов. Проведенное исследование показывает необходимость проведения генетического анализа коллекционных штаммов с целью контроля чистоты культур.
Ключевые слова
Полный текст
Открыть статью на сайте журналаОб авторах
Р. Р. Баимова
ФБУН НИИ эпидемиологии и микробиологии имени Пастера
Автор, ответственный за переписку.
Email: baimova@pasteurorg.ru
младший научный сотрудник лаборатории зооантропонозных инфекций
Россия, Санкт-ПетербургЮ. В. Останкова
ФБУН НИИ эпидемиологии и микробиологии имени Пастера
Email: baimova@pasteurorg.ru
к.б.н., зав. лабораторией иммунологии и вирусологии ВИЧ-инфекции; старший научный сотрудник лаборатории молекулярной иммунологии
Россия, Санкт-ПетербургО. В. Блинова
ФБУН НИИ эпидемиологии и микробиологии имени Пастера
Email: baimova@pasteurorg.ru
к.х.н., младший научный сотрудник лаборатории зооантропонозных инфекций
Россия, Санкт-ПетербургН. А. Стоянова
ФБУН НИИ эпидемиологии и микробиологии имени Пастера
Email: baimova@pasteurorg.ru
к.м.н., ведущий научный сотрудник лаборатории зооантропонозных инфекций
Россия, Санкт-ПетербургН. К. Токаревич
ФБУН НИИ эпидемиологии и микробиологии имени Пастера
Email: baimova@pasteurorg.ru
д.м.н., профессор, зав. лабораторией зооантропонозных инфекций
Россия, Санкт-ПетербургСписок литературы
- Киселева Е.Ю., Бренева Н.В., Лемешевская М.В., Бурданова Т.М. Завозной случай лептоспироза с летальным исходом из Вьетнама в Иркутскую область // Инфекционные болезни. 2014. Т. 12, № 3. С. 95–99. [Kiseleva E.Yu., Breneva N.V., Lemeshevskaya M.V., Burdanova T.M. An imported case of leptospirosis with a lethal outcome from Vietnam to the Irkutsk region. Infektsionnye bolezni = Infectious Diseases, 2014, vol. 12, no. 3, pp. 95–99. (In Russ.)]
- Самсонова А.П., Петров Е.М., Савельева О.В., Иванова А.Е., Шарапова Н.Е. Анализ документированных результатов исследования сывороток крови больных, подозрительных на заболевание лептоспирозами, в реакции микроагглютинации // Инфекция и иммунитет. 2022. Т. 12, № 5. C. 875–890. [Samsonova A.P., Petrov E.M., Savelyeva O.V., Ivanova A.E., Sharapova N.E. Analyzying the documented results by using microscopic agglutination test to examine sera from patients suspected of leptospirosis. Infektsiya i immunitet = Russian Journal of Infection and Immunity, 2022, vol. 12, no. 5, pp. 875–890. (In Russ.)] doi: 10.15789/2220-7619-ATD-1758
- Соболева Г.Л., Ананьина Ю.В., Непоклонова И.В. Актуальные вопросы лептоспироза людей и животных // Российский ветеринарный журнал. 2017. № 8. С. 14–18. [Soboleva G.L., Ananyina Y.V., Nepoklonova I.V. Actual problems of human and animal leptospirosis. Rossijskij veterinarnyj zhurnal = Russian Veterinary Journal, 2017, no. 8, pp. 14–18. (In Russ.)]
- Стоянова H.A., Токаревич H.K., Волкова Г.В., Грачева H.A., Кравченко С.С., Кузина Н.В., Лисеева T.M., Мациевская Е.A., Пьяных В.А., Снегирев В.И., Сосницкий В.И. Актуальные проблемы лептоспирозной инфекции в Северо-Западном федеральном округе // Эпидемиология и вакцинопрофилактика. 2003. № 4 (11). С. 29–32. [Stoianova N., Tokarevich N., Gracheva L., Volkova G., Gracheva N., Kravchenko S., Kuzina N., Liseeva T., Matsievskaya E., Snegirev V., Sosnitsky V. Actual problems of leptospirosis infection in the Northwestern Federal District. Epidemiologiya i vaktsinoprofilaktika = Epidemiology and Vaccinal Prevention, 2003, no. 4 (11), pp. 29–32. (In Russ.)]
- Стоянова Н.А., Сергейко Л.М., Слепцова В.И. Иммунологический мониторинг и эпидемические особенности лептоспироза в Санкт-Петербурге // Микробиология эпидемиология и иммунобиология. 1996. № 6. С. 120–122. [Stoianova N., Sergeĭko L., Sleptsova V. Immunological monitoring and the epidemiological characteristics of leptospirosis in Saint Petersburg. Mikrobiologiya epidemiologiya i immunobiologiya = Journal of Microbiology, Epidemiology and Immunobiology, 1996, no. 6, pp. 120–122. (In Russ.)]
- Токаревич Н.К., Стоянова Н.А. Эпидемиологические аспекты антропогенного влияния на эволюцию лептоспирозов // Инфекция и иммунитет. 2011. Т. 1, № 1. С. 67–76. [Tokarevich N.K., Stoyanova N.A. Epidemiological aspects of anthropogenic influence to leptospirosis evolution. Infektsiia i immunitet = Russian Journal of Infection and Immunity, 2011, vol. 1, no. 1, pp. 67–76. (In Russ.)] doi: 10.15789/2220-7619-2011-1-67-76
- Behera S.K., Sabarinath T., Ganesh B., Mishra P.K.K., Niloofa R., Senthilkumar K., Verma M.R., Hota A., Chandrasekar S., Deneke Y., Kumar A., Nagarajan M., Das D., Khatua S., Sahu R., Ali S.A. Diagnosis of human leptospirosis: comparison of microscopic agglutination test with recombinant LigA/B antigen-based In-house IgM dot ELISA dipstick test and latex agglutination test using bayesian latent class model and MAT as gold standard. Diagnostics (Basel), 2022, vol. 12, no. 6: 1455. doi: 10.3390/diagnostics12061455
- Bharti A.R., Nally J.E., Ricaldi J.N., Matthias M.A., Diaz M.M., Lovett M.A., Levett P.N., Gilman R.H., Willig M.R., Gotuzzo E., Vinetz J.M.; Peru-United States Leptospirosis Consortium. Leptospirosis: a zoonotic disease of global importance. Lancet Infect. Dis., 2003, vol. 3, no. 12, pp. 757–771. doi: 10.1016/s1473-3099(03)00830-2
- Boonsilp S., Thaipadungpanit J., Amornchai P., Wuthiekanun V., Bailey M.S., Holden M.T., Zhang C., Jiang X., Koizumi N., Taylor K., Galloway R., Hoffmaster A.R., Craig S., Smythe L.D., Hartskeerl R.A., Day N.P., Chantratita N., Feil E.J., Aanensen D.M., Spratt B.G., Peacock S.J. A single multilocus sequence typing (MLST) scheme for seven pathogenic Leptospira species. PLoS Negl. Trop. Dis., 2013, vol. 7, no. 1: e1954. doi: 10.1371/journal.pntd.0001954
- Bourhy P., Collet L., Brisse S., Picardeau M. Leptospira mayottensis sp. nov., a pathogenic species of the genus Leptospira isolated from humans. Int. J. Syst. Evol. Microbiol., 2014, vol. 64, pt. 12, pp. 4061–4067. doi: 10.1099/ijs.0.066597-0
- Brenner D.J., Kaufmann A.F., Sulzer K.R., Steigerwalt A.G., Rogers F.C., Weyant R.S. Further determination of DNA relatedness between serogroups and serovars in the family Leptospiraceae with a proposal for Leptospira alexanderi sp. nov. and four new Leptospira genomospecies. Int. J. Syst. Bacteriol., 1999, vol. 49, pt. 2, pp. 839–858.doi: 10.1099/00207713-49-2-839
- Cerqueira G.M., McBride A.J., Queiroz A., Pinto L.S., Silva E.F., Hartskeerl R.A., Reis M.G., Ko A.I., Dellagostin O.A. Monitoring Leptospira strain collections: the need for quality control. Am. J. Trop. Med. Hyg., 2010, vol. 82, no. 1, pp. 83–87. doi: 10.4269/ajtmh.2010.09-0558
- Chappel R.J., Goris M., Palmer M.F., Hartskeerl R.A. Impact of proficiency testing on results of the microscopic agglutination test for diagnosis of leptospirosis. J. Clin. Microbiol., 2004, vol. 42, no. 12, pp. 5484–5488. doi: 10.1128/JCM.42.12.5484-5488.2004
- Chen H.W., Lukas H., Becker K., Weissenberger G., Halsey E.S., Guevara C., Canal E., Hall E., Maves R.C., Tilley D.H., Kuo L., Kochel T.J., Ching W.M. An improved enzyme-linked immunoassay for the detection of Leptospira-specific antibodies. Am. J. Trop. Med. Hyg., 2018, vol. 99, no. 2, pp. 266–274. doi: 10.4269/ajtmh.17-0057
- Clarridge J.E. 3rd. Impact of 16S rRNA gene sequence analysis for identification of bacteria on clinical microbiology and infectious diseases. Clin. Microbiol. Rev., 2004, vol. 17, no. 4, pp. 840–862. doi: 10.1128/CMR.17.4.840-862.2004
- Costa F. , Hagan J.E., Calcagno J., Kane M., Torgerson P., Martinez-Silveira M.S., Stein C., Abela-Ridder B., Ko A.I. Global morbidity and mortality of Leptospirosis: a systematic review. PLoS Negl. Trop. Dis., 2015, vol. 9, no. 9: e0003898. doi: 10.1371/journal.pntd.0003898
- Di Azevedo M.I.N., Lilenbaum W. An overview on the molecular diagnosis of animal leptospirosis. Lett. Appl. Microbiol., 2021, vol. 72, no. 5, pp. 496–508. doi: 10.1111/lam.13442
- Faine S., Adler B., Bolin C., Perolat P. “Leptospira” and leptospirosis. Melbourne: MediSci, 1999. 295 p.
- Fortes-Gabriel E., Guedes M.S., Shetty A., Gomes C.K., Carreira T., Vieira M.L., Esteves L., Mota-Vieira L., Gomes-Solecki M. Enzyme immunoassays (EIA) for serodiagnosis of human leptospirosis: specific IgG3/IgG1 isotyping may further inform diagnosis of acute disease. PLoS Negl. Trop. Dis., 2022, vol. 16, no. 2: e0010241. doi: 10.1371/journal.pntd.0010241
- Fouts D.E., Matthias M.A., Adhikarla H., Adler B., Amorim-Santos L., Berg D.E., Bulach D., Buschiazzo A., Chang Y.F., Galloway R.L., Haake D.A., Haft D.H., Hartskeerl R., Ko A.I., Levett P.N., Matsunaga J., Mechaly A.E., Monk J.M., Nascimento A.L., Nelson K.E., Palsson B., Peacock S.J., Picardeau M., Ricaldi J.N., Thaipandungpanit J., Wunder E.A. Jr., Yang X.F., Zhang J.J., Vinetz J.M. What makes a bacterial species pathogenic? Comparative genomic analysis of the genus Leptospira. PLoS Negl. Trop. Dis., 2016, vol. 10, no. 2: e0004403. doi: 10.1371/journal.pntd.0004403
- Ghazaei C. Pathogenic Leptospira: advances in understanding the molecular pathogenesis and virulence. Open Vet. J., 2018, vol. 8, no. 1, pp. 13–24. doi: 10.4314/ovj.v8i1.4
- Guedes I.B., de Souza G.O., de Paula Castro J.F., Cavalini M.B., de Souza Filho A.F., Maia A.L.P., Dos Reis E.A., Cortez A., Heinemann M.B. Leptospira interrogans serogroup Pomona strains isolated from river buffaloes. Trop. Anim. Health Prod., 2021, vol. 53, no. 2: 194. doi: 10.1007/s11250-021-02623-4
- Guernier V., Allan K.J., Goarant C. Advances and challenges in barcoding pathogenic and environmental Leptospira. Parasitology, 2018, vol. 145, no. 5, pp. 595–607. doi: 10.1017/S0031182017001147
- Haake D.A., Suchard M.A., Kelley M.M., Dundoo M., Alt D.P., Zuerner R.L. Molecular evolution and mosaicism of leptospiral outer membrane proteins involves horizontal DNA transfer. J. Bacteriol., 2004, vol. 186, no. 9, pp. 2818–2828. doi: 10.1128/JB.186.9.2818-2828.2004
- Hookey J.V., Bryden J., Gatehouse L. The use of 16S rDNA sequence analysis to investigate the phylogeny of Leptospiraceae and related spirochaetes. J. Gen. Microbiol., 1993, vo. 139, no. 11, pp. 2585–2590. doi: 10.1099/00221287-139-11-2585
- Jayasundara D., Senavirathna I., Warnasekara J., Gamage C., Siribaddana S., Kularatne S.A.M., Matthias M., Mariet J.F., Picardeau M., Agampodi S., M Vinetz J. 12 novel clonal groups of Leptospira infecting humans in multiple contrasting epidemiological contexts in Sri Lanka. PLoS Negl. Trop. Dis., 2021, vol. 15, no. 3: e0009272. doi: 10.1371/journal.pntd.0009272
- Khodaverdi Darian E., Forghanifard M.M., Moradi Bidhendi S., Chang Y.F., Yahaghi E., Esmaelizad M., Khaleghizadeh M., Khaki P. Cloning and sequence analysis of LipL32, a surface-exposed lipoprotein of pathogenic Leptospira spp. Iran. Red Crescent Med. J., 2013, vol. 15, no. 11: e8793.
- Kmety E., Dikken H. Classification of the species Leptospira interrogans and history of its serovars. Groningen: University Press Groningen, 1993. 104 p.
- Ko A.I., Goarant C., Picardeau M. Leptospira: the dawn of the molecular genetics era for an emerging zoonotic pathogen. Nat. Rev. Microbiol., 2009, vol. 7, no. 10, pp. 736–747. doi: 10.1038/nrmicro2208
- Lam J.Y., Low G.K., Chee H.Y. Diagnostic accuracy of genetic markers and nucleic acid techniques for the detection of Leptospira in clinical samples: a meta-analysis. PLoS Negl. Trop. Dis., 2020, vol. 14, no 2: e0008074. doi: 10.1371/journal.pntd.0008074
- Landolt N.Y., Chiani Y.T., Pujato N., Jacob P., Schmeling M.F., García Effron G., Vanasco N.B. Utility evaluation of two molecular methods for Leptospira spp. typing in human serum samples. Heliyon, 2022, vol. 9, no. 2: e12564. doi: 10.1016/j.heliyon.2022.e12564
- Levett P.N. Leptospirosis. Clin. Microbiol. Rev., 2001, vol. 14, no. 2, pp. 296–326. doi: 10.1128/CMR.14.2.296-326.2001
- Masuzawa T., Sakakibara K., Saito M., Hidaka Y., Villanueva S.Y.A.M., Yanagihara Y., Yoshida S.I. Characterization of Leptospira species isolated from soil collected in Japan. Microbiol. Immunol., 2018, vol. 62, no. 1, pp. 55–59. doi: 10.1111/1348-0421.12551
- Morey R.E., Galloway R.L., Bragg S.L., Steigerwalt A.G., Mayer L.W., Levett P.N. Species-specific identification of Leptospiraceae by 16S rRNA gene sequencing. J. Clin. Microbiol., 2006, vol. 44, no. 10, pp. 3510–3516. doi: 10.1128/JCM.00670-06
- Philip N., Bahtiar Affendy N., Ramli S.N.A., Arif M., Raja P., Nagandran E., Renganathan P., Taib N.M., Masri S.N., Yuhana M.Y., Than L.T.L., Seganathirajah M., Goarant C., Goris M.G.A., Sekawi Z., Neela V.K. Leptospira interrogans and Leptospira kirschneri are the dominant Leptospira species causing human leptospirosis in Central Malaysia. PLoS Negl. Trop. Dis., 2020, vol. 14, no. 3: e0008197. doi: 10.1371/journal.pntd.0008197
- Picardeau M. Virulence of the zoonotic agent of leptospirosis: still terra incognita? Nat. Rev. Microbiol., 2017, vol. 15, no. 5, pp. 297–307. doi: 10.1038/nrmicro.2017.5
- Picardeau M. Leptospira and Leptospirosis. Methods Mol. Biol., 2020, vol. 2134, pp. 271–275. doi: 10.1007/978-1-0716-0459-5_24
- Postic D., Riquelme-Sertour N., Merien F., Perolat P., Baranton G. Interest of partial 16S rDNA gene sequences to resolve heterogeneities between Leptospira collections: application to L. meyeri. Res. Microbiol., 2000, vol. 151, no. 5, pp. 333–341. doi: 10.1016/s0923-2508(00)00156-x
- Rajapakse S. Leptospirosis: clinical aspects. Clin. Med. (Lond), 2022, vol. 22, no. 1, pp. 14–17. doi: 10.7861/clinmed.2021-0784
- Slack A.T., Symonds M.L., Dohnt M.F., Smythe L.D. Identification of pathogenic Leptospira species by conventional or real-time PCR and sequencing of the DNA gyrase subunit B encoding gene. BMC Microbiol., 2006, vol. 6: 95. doi: 10.1186/1471-2180-6-95
- Stimson A.M. Note on an organism found in yellow-fever tissue. Public Health Reports, 1907, vol. 22, no. 18, p. 541. doi: 10.2307/4559008
- Strutzberg-Minder K., Ullerich A., Dohmann K., Boehmer J., Goris M. Comparison of two Leptospira type strains of serovar Grippotyphosa in Microscopic Agglutination Test (MAT) diagnostics for the detection of infections with Leptospires in horses, dogs and pigs. Vet. Sci., 2022, vol. 9, no. 9: 464. doi: 10.3390/vetsci9090464
- Sugunan A.P., Vijayachari P., Sharma S., Roy S., Manickam P., Natarajaseenivasan K., Gupte M.D., Sehgal S.C. Risk factors associated with leptospirosis during an outbreak in Middle Andaman, India. Indian J. Med. Res., 2009, vol. 130, vol. 1, pp. 67–73.
- Sykes J.E., Gamage C.D., Haake D.A., Nally J.E. Understanding leptospirosis: application of state-of-the-art molecular typing tools with a One Health lens. Am. J. Vet. Res., 2022, vol. 83, no. 10: ajvr.22.06.0104. doi: 10.2460/ajvr.22.06.0104
- Torgerson P.R., Hagan J.E., Costa F., Calcagno J., Kane M., Martinez-Silveira M.S., Goris M.G., Stein C., Ko A.I., Abela-Ridder B. Global burden of Leptospirosis: estimated in terms of disability adjusted life years. PLoS Negl. Trop. Dis., 2015, vol. 9, no. 10: e0004122. doi: 10.1371/journal.pntd.0004122
- Zhang C., Yang H., Li X., Cao Z., Zhou H., Zeng L., Xu J., Xu Y., Chang Y.F., Guo X., Zhu Y., Jiang X. Molecular typing of pathogenic Leptospira serogroup Icterohaemorrhagiae strains circulating in China during the past 50 years. PLoS Negl. Trop. Dis., 2015, vol. 9, no. 5: e0003762. doi: 10.1371/journal.pntd.0003762
Дополнительные файлы
