УДК: 616.9-022.7:006.72:575.17:579.869.1:579.842.23
ЭКОЛОГО-ГЕНЕТИЧЕСКИЕ МЕХАНИЗМЫ ФОРМИРОВАНИЯ ЭПИДЕМИЧЕСКИ ЗНАЧИМЫХ ВАРИАНТОВ ВОЗБУДИТЕЛЕЙ
САПРОНОЗНЫХ ИНФЕКЦИЙ
© 2012 г. Р. Р. Адгамов1, Н. Ф. Тимченко2, Е. А. Зайцева2, В. И. Пушкарева1, Д. В. Колбасов3, И. Ю. Егорова3, Н. М. Пуховская4, Ю. С. Мусатов4, Л. И. Иванов4, С. А. Ермолаева1
1 ФГБУ Научно-исследовательский институт эпидемиологии и микробиологии им. Н.Ф. Ф. Гамалеи
Минздравсоцразвития РФ, Москва 2 ГУ Научно-исследовательский институт эпидемиологии и микробиологии СО РАМН, Владивосток 3 Всероссийский НИИ ветеринарной вирусологии и микробиологии РАСХН, Покров 4 Хабаровская противочумная станция Роспотребнадзора, Хабаровск E-mail: sveta@ermolaeva.msk.su
Сапронозы - это инфекционные заболевания, вызываемые патогенными микроорганизмами, которые являются сочленами природных почвенных и/или водных экосистем, способными длительное время существовать в окружающей среде вне организма хозяина. Возбудители сапронозов характеризуются полипатогенностью - способностью вызывать патологический процесс в широком круге организмов. Целью работы было установление места в клональной структуре вида для изо-лятов возбудителей сапронозов Listeria monocytogenes и Yersinia pseudotuberculosis, выделенные от больных в клинике и от диких грызунов и гидробионтов в природных очагах. Всего исследовано 42 изолята L. monocytogenes и 29 изолятов Y. pseudotuberculosis, включая изоляты, выделенные от больных (17 изолятов L. monocytogenes, выделенных из биопсийного материала случаев пренатального листериоза, 29 изолятов Y. pseudotuberculosis, выделенных от больных с диагнозом дальневосточной скарлатиноподобной лихорадки) и изоляты, выделенные из природных очагов (25 изолятов L. monocytogenes, выделенных из внутренних органов инфицированных животных и из почвы). Все изоляты были охарактеризованы методом мультилокусного сиквенс-типирова-ния (MLST). Использованы ранее опубликованные схемы MLST, включающие анализ последовательностей внутренних областей семи маркерных генов общего метаболизма,на основе которых созданы международные базы данных. Показано, что все изученные изоляты Y. pseudotuberculosis относятся к одному клональному комплексу, встречающемуся в Дальневосточном регионе РФ, Японии и Китае, в то время как изоляты L. monocytogenes относятся к нескольким клональным комплексам, некоторые из которых распространены на разных континентах. Показано генетическое сходство между изолятами L. monocytogenes, вызывающими инвазивную инфекцию у диких животных в природных очагах листероиза, и изолятами, связанными с эпидемическими вспышками листериоза. Полученные результаты позволяют предположить, что повышенная вирулентность может быть селективным признаком, обеспечивающим более эффективное размножение возбудителей сапронозов в природных экосистемах. Выявлена вариабельность факторов патогенности у изолятов L. monocytogenes, выделенных из одного природного очага и относящихся к MLST типу. Предлагается гипотеза, связывающая полигостальность возбудителей сапронозов с вариабельностью факторов патогенности как проявлением индивидуалной изменчивости. С точки зрения этой гипотезы рассматривается корреляция последовательностей факторов патогенности с источником выделения. На основе полученных результатов предлагается модель формирования в природных очагах сапронозов эпидемиологически значимых штаммов возбудителя.
Ключевые слова: сапронозы, популяционная генетика, мультилокусное сиквенстипирование, Listeria monocytogenes, Yersisnia pseudotuberculosis.
ВВЕДЕНИЕ
Сапронозы (сапрозоонозы) - это инфекционные заболевания, возбудители которых являются естественными сочленами природных почвенных и/или водных экосистем, способными длительное время существовать в окружающей среде вне организма (Литвин и др., 1997; Литвин, 1985; Сомов и Бузолева, 2004; Сомов и Литвин, 2007; Терских, 1958). К возбудителям сапронозов относятся такие бактерии, как Listeria monocytogenes, Yersinia pseudotuberculosis, Pseudomonas aeruginosa, Legionella pneumophila и другие. Большинство возбудителей сапронозов - это убиквитарные бактерии, распространенные в природе и способные размножаться в широком диапазоне условий внешней среды. Особая важность сапронозов в наши дни определяется способностью возбудителей колонизировать созданные человеком объекты, формируя техногенные очаги инфекции. Основные вспышки сапронозных инфекций связаны с размножением возбудителей в техногенных очагах, в которых, в силу технологических причин, созданы условия, подходящие для их эффективного размножения (Литвин и др., 1997; Сомов и Рожкова, 1983; Сомов и др., 1991; Сомов, 1979).
Характерной чертой возбудителей сапроно-зов является полипатогенность, т.е. способность вызывать патологический процесс в чрезвычайно широком круге хозяев, от одноклеточных простейших до человека (Ермолаева и др., 2009; Литвин и др., 1997; Пушкарева и др., 2008). Так, например, патогенные для человека листерии, иерсинии и псевдомонады вызывают гибель и/или инцистирование бактериоядных простейших, гибель питающихся этими бактериями нематод, патологические процессы в некоторых растениях и заболевания у широкого спектра видов экто- и эндотермных организмов (He et al., 2004; Pushkareva, Ermolaeva, 2010; Tan et al., 1999; Пушкарева и др., 1996).
Полипатогенность и широкое распространение возбудителей сапронозов как в природных, так и в техногенных очагах, ставят вопрос о степени генетической схожести между штаммами, циркулирующими в природных очагах, и штаммами, выделяемыми из техногенных очагов и связанными со вспышками инфекций. Ответ на этот вопрос необходим для понимания процессов формирования и распространения высоковирулентных штаммов возбудителей сапронозов.
Работа, предпринятая нами с целью получения ответа на поставленный вопрос, выполнена на двух видах бактерий, типичных представителях возбудителей сапронозов, грамположи-
тельной L. monocytogenes и грамотрицательной Y pseudotuberculosis. Заболевание листериоз, вызываемое L. monocytogenes, поражает преимущественно лиц пожилого возраста или с ослабленным иммунитетом, вызывая сепсис, менингиты и менигоэнцефалиты (Vazquez-Boland et al., 2001; Тартаковский и др., 2002). Кроме того, благодаря способности преодолевать гематоплацентарной барьер, L. monocytogenes вызывает пренатальную патологию, приводящую к выкидышам на последнем триместре беременности (Островская и др., 2011; Тартаковский и др., 2002). Псевдотуберкулез, вызываемый Y. pseudotuberculosis, проявляется симптомами гастроэнтерита, энтероколита и сопровождается интоксикацией (Ющук и др., 2003). Однако для Дальневосточного и Сибирского регионов России была описана специфическая клинико-эпидемическая форма псевдотуберкулеза, получившая название дальневосточная скар-латиноподобная лихорадка (ДСЛ) (Грунин и др., 1960). Псевдотуберкуез в форме ДСЛ представляет собой острую инфекционную болезнь с циклическим течением, выраженной интоксикацией, лихорадкой, экзантемой, с преимущественным поражением желудочно-кишечного тракта, печени и суставов (Грунин и др., 1960; Сомов, 1979).
В природных очагах оба возбудителя выделяются из широкого круга биотических и абиотических объектов, включая почву, растительность и разных видов животных: моллюсков, рыб, грызунов и крупных млекопитающих (Weis &Seeliger, 1975; Welshimer &Donker-Voet, 1971; Zaytseva et al., 2007; Zhang et al., 2008). Техногенные очаги листериоза связаны, в первую очередь, с фермами крупного и мелкого рогатого скота и с пищевыми производствами (Fox et al., 2009; Kathariou, 2002; Oliver et al., 2005). Распространение псевдотуберкулеза в большей степени связано с овощехранилищами, и также как для листериоза, с пищевыми производствами (Сомов, 1979; Чесно-кова и др., 2006). Пищевой путь передачи является основным как для L. monocytogenes, так и для Y. pseudotuberculosis (Тартаковский и др., 2002; Шубин, 1997; Ющук и др., 2003).
Попадая в кишечник с контаминированной пищей оба возбудителя способны преодолевать его эпителиальный барьер, после чего проникать во вглубь лежащие ткани и с током крови достигать внутренних органов (Vazquez-Boland et al., 2001; Тартаковский и др., 2002). Для преодоления кишечного барьера возбудители используют схожие механизмы: взаимодействие бактериальных факторов патогенности с поверхностными рецепторами клеток, выстилающих кишечник, обеспечивает эффективное проникновение внутрь клеток, а устойчивость к перевариванию внутри фаго-
сом позволяет возбудителям выживать (Grassl et al., 2003; Pentecost et al., 2006). Дальнейшее размножение бактерий в организме протекает по разным механизмам. L. monocytogenes - это преимущественно внутриклеточный паразит, который проникнув в клетку-хозяин, размножается в ней, а затем распространяется в соседние клетки (Pizarro-Cerda &Cossart, 2006; Тартаковский и др., 2002). Y pseudotuberculosis, напротив, использует способность проникать в клетки кишечника для достижения базолатеральной стороны эпителиального слоя, после чего возбудитель размножается в межклеточном пространстве, используя ряд механизмов для предотвращения поглощения клетками иммунной системы (Spiik et al., 1999; Тимченко, 2006; Ющук и др., 2003).
Факторы патогенно сти листерий и иерсиний изучены на молекулярном уровне. Преодоление эпителиального барьера кишечника опосредуется благодаря активности факторов инвазии, взаимодействующих с поверхно стными рецепторами эука-риотических клеток. Факторы инвазии листерий и иерсиний взаимодействуют с рецепторами, находящимися на поверхности эукариотических клеток. Основные факторы инвазии L. monocytogenes, белки семейства интерналинов InlA и InlB, взаимодействуют с консервативными поверхностными рецепторами Е-кадхерином и рецептором фактора роста гепатоцитов Met, соответственно (Bonazzi et al., 2009; Pizarro-Cerda &Cossart, 2006). Фактор инвазии Y. pseudotuberculosis инвазин взаимодействует с рецептором интегрином, который найден у чрезвычайно широкого круга организмов (Hamzaoui et al., 2004). Консервативность рецепторов, узнаваемых бактериальными факторами
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.