Особенности распространения штаммов B. pertussis, выделенных от больных коклюшем, с различными аллельными вариантами гена, кодирующего промоторную область коклюшного токсина (ptxP)

Проведен анализ особенностей структуры регуляторного ptxP гена у штаммов B. pertussis, выделенных от больных коклюшем в России в настоящее время. Объектами исследования служили 117 штаммов B. pertussis, выделенных от больных коклюшем в Москве, Московской, Новосибирской и Владимирской областях в 2000–2010 гг., а также штаммы, выделенные в 1948–1999 гг. (из коллекции ФБУН Московский НИИ эпидемиологии и микробиологии им. Г.Н. Габричевского Роспотребнадзора). Исследование проводили путем секвенирования фрагментов гена ptxР с последующим анализом нуклеотидных последовательностей с помощью геномной и программной базы BLAST и базы данных EMBL/GenBank (http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez). Охарактеризованные штаммы B. pertussis депонировали в коллекции ФБУН Московский НИИ эпидемиологии и микробиологии им. Г.Н. Габричевского Роспотребнадзора. Изучены особенности структуры гена ptxP, кодирующего промоторную область коклюшного токсина, и прослежена динамика его изменения у штаммов B. pertussis, выделенных от больных коклюшем в различные периоды эпидемического процесса коклюшной инфекции. Установлено, что у циркулирующих штаммов B. pertussis произошли существенные изменения в структуре этого гена. Появились штаммы, несущие новый «невакцинный» ptxP3-аллель гена, имеющий контрастные мутационные изменения, затрагивающие функциональную область, отвечающую за связывание с BvgA-димером, что приводит к усилению прочности связи и как следствие к увеличению продукции коклюшного токсина. В результате исследования показано, что в настоящее время в популяции штаммов B. pertussis доминируют штаммы с новым «невакцинным» ptxP3-аллелем гена и высокой степенью вирулентности. Формирование популяции возбудителя коклюша идет по пути появления вариабельности в генетической структуре штаммов B. pertussis с возникновением новых «невакцинных» аллелей, имеющих существенные мутационные изменения в генах, кодирующих как основные факторы патогенности, так и их регуляторные структуры, отвечающие за уровень их экспрессии.

Коклюш является воздушно-капельной инфекцией, которая до начала прошлого века занимала первое место по летальности среди четырех детских капельных инфекций (коклюш, корь, скарлатина, дифтерия). Введение массовой иммунизации детского населения в середине прошлого века коренным образом изменило характер течения эпидемического процесса коклюшной инфекции во всем мире и способствовала значительному уменьшению количества случаев заболеваний, тяжести течения болезни и резкому снижению летальности. Однако коклюш до сих пор является одной из десяти причин летальности у детей младенческого возраста, занимает 5-е место в структуре детской смертности, вызванной вакциноуправляемыми инфекциями, и остается серьезной проблемой здравоохранения даже в странах с высоким уровнем вакцинации [1–7]. В России, несмотря на очевидные успехи проводимой массовой иммунизации детского населения и высокий уровень охвата профилактическими прививками, до настоящего времени также сохраняются подъемы и спады заболеваемости за счет как непривитых, так привитых, отмечается высокая заболеваемость детей раннего возраста, регистрируются тяжелые формы болезни, летальные исходы, а также увеличилась заболеваемость детей школьного возраста [8–11].

Одной из причин продолжающейся циркуляции возбудителя коклюша является изменение его биологических (как фенотипических, так и генотипических) свойств. Молекулярно-генетический мониторинг штаммов B. pertussis, проводимый более чем в 20 странах на 4 континентах, а также в нашей стране, показал, что штаммы B. pertussis подвержены генетической вариабельности, затрагивающей гены, кодирующие основные факторы патогенности возбудителя, что способствует расширению его приспособительных возможностей [1–3, 5–8, 12–17]. Вместе с тем недавние многочисленные исследования показали важность для адаптации болезнетворных микроорганизмов изменений, происходящих в генах, регулирующих экспрессию самих факторов патогенности, которые у возбудителя коклюша находятся под контролем двухкомпонентной регуляторной системы BvgAS [1, 2, 6, 16, 18, 19]. Однако обнаружено, что гены, детерминирующие компоненты системы, также подвержены генетической вариабельности и выявленные мутационные изменения могут приводить к нарушению работы системы [1, 2, 6, 16]. Одним из них является ген ptxP, кодирующий промоторную область коклюшного токсина (КТ), в области которого находятся 6 сайтов связывания с димером BvgA, точность присоединения которого на специфический сайт и прочность образуемой связи влияют на экспрессию гена и, следовательно, на уровень продукции КТ.

Целью настоящего исследования явился анализ особенностей структуры регуляторного гена ptxP у штаммов B. pertussis, выделенных от больных коклюшем в России в настоящее время.

Материалы и методы

Объектами исследования служили штаммы B. pertussis, выделенные от больных коклюшем в Москве, Московской, Новосибирской и Владимирской областях в 2000–2010 гг., а также штаммы, выделенные в 1948–1999 гг. (из коллекции ФБУН Московский НИИ эпидемиологии и микробиологии им. Г.Н. Габричевского Роспотребнадзора). Идентификацию штаммов B. pertussis проводили путем изучения их культурально-морфологических и серологических свойств, как описано в литературе [20]. Молекулярно-генетическое типирование проводили в сотрудничестве с профессором F. Mooi и M. van Gent (National Institute of Public Health and the Environment, Bithoven, Netherlands). Выделение ДНК, амплификацию и секвенирование фрагментов гена ptxР осуществляли согласно протоколу, приведенному в работе F. Mooi и соавт. [6]. Анализ нуклеотидных последовательностей гена ptxР выполняли с применением геномной и программной базы BLAST и базы данных EMBL/GenBank (http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez). Охарактеризованные штаммы B. pertussis депонировали в коллекцию ФБУН Московский НИИ эпидемиологии и микробиологии им. Г.Н. Габричевского Роспотребнадзора.

Результаты и о...

Борисова О.Ю., Мазурова И.К., Ивашинникова Г.А., Захарова Н.С., Мерцалова Н.У., Зайцев Е.М., Салова Н.Я., Абасова Ф.М., Требунских И.П., Скачкова В.Г., Панферова Р.А., Алексеева Л.А., Якунина О.Ю., Наретя Н.Д., van Gent M., Mooi F., Алешкин В.А.