Russian Journal of Infection and ImmunityRussian Journal of Infection and ImmunityИнфекция и иммунитет2220-76192313-7398SPb RAACI147610.15789/2220-7619-ETC-1476ORIGINAL ARTICLESОРИГИНАЛЬНЫЕ СТАТЬИEl Tor cholera at the contemporary stage of the seventh pandemia: pathogen evolution, clinical and epidemiological features, laboratory diagnosticsХолера Эль-Тор на современном этапе седьмой пандемии: эволюция возбудителя, клинико-эпидемиологические особенности, лабораторная диагностикаSavelyevaI. V.СавельеваИ. В.
Russian Federation

Irina V. Savelyeva,  PhD (Medicine), Bacteriologist of the Scientific and Production Laboratory of Preparations for the Diagnosis of Highly Dangerous and Other Infections 

355035, Stavropol, Soviet str., 13–15

Phone: +7 962 000-59-18. Fax: +7 (865) 226-03-12 

Савельева Ирина Вилориевна,  к.м.н., врач-бактериолог научно-производственной лаборатории препаратов для диагностики особо опасных и других инфекций 

355035, г. Ставрополь, ул. Советская, 13–15

Тел.: 8 962 000-59-18. Факс: 8 (865) 226-03-12

Stavnipchi@mail.ruKulichenkoA. N.КуличенкоА. Н.

RAS Corresponding Member, PhD, MD (Medicine), Professor, Director 

Stavropol

член-корреспондент РАН, д.м.н., профессор, директор 

г. Ставрополь

savelev39@inbox.ruSavelievV. N.СавельевВ. Н.

PhD, MD (Medicine), Senior Researcher, Head of the Laboratory for the Diagnostics of Cholera and Other Intestinal Infections 

Stavropol

д.м.н., старший научный сотрудник, зав. лабораторией диагностики холеры и других кишечных инфекций 

г. Ставрополь

savelev39@inbox.ruKovalevD. A.КовалевД. А.

PhD (Chemistry), Head of the Biochemistry Laboratory 

Stavropol

к.х.н., зав. лабораторией биохимии 

г. Ставрополь

savelev39@inbox.ruTaranT. V.ТаранТ. В.

PhD, MD (Medicine), Head of the Laboratory for Specialist Training 

Stavropol

д.м.н., зав. лабораторией подготовки специалистов 

г. Ставрополь

savelev39@inbox.ruPodoprigoraE. I.ПодопригораЕ. И.

Junior Researcher, Laboratory for Specialist Training 

Stavropol

младший научный сотрудник лаборатории подготовки специалистов 

г. Ставрополь

savelev39@inbox.ruVasilievaO. V.ВасильеваО. В.

PhD (Medicine), Bacteriologist, Laboratory for the Diagnostics of Cholera and Other Intestinal Infections 

Stavropol

к.м.н., врач-бактериолог лаборатории диагностики холеры и других кишечных инфекций 

г. Ставрополь

savelev39@inbox.ruShapakovN. A.ШапаковН. А.

Specialist in Technical Documentation, Biochemistry Laboratory 

Stavropol

специалист по технической документации лаборатории биохимии 

г. Ставрополь

savelev39@inbox.ruStavropol Research Institute for Plague ControlФКУЗ Ставропольский противочумный институт Роспотребнадзора211120211159179263004202028052020Copyright ©; 2021, Savelyeva I.V., Kulichenko A.N., Saveliev V.N., Kovalev D.A., Taran T.V., Podoprigora E.I., Vasilieva O.V., Shapakov N.A.Copyright ©; 2021, Савельева И.В., Куличенко А.Н., Савельев В.Н., Ковалев Д.А., Таран Т.В., Подопригора Е.И., Васильева О.В., Шапаков Н.А.2021Savelyeva I.V., Kulichenko A.N., Saveliev V.N., Kovalev D.A., Taran T.V., Podoprigora E.I., Vasilieva O.V., Shapakov N.A.Савельева И.В., Куличенко А.Н., Савельев В.Н., Ковалев Д.А., Таран Т.В., Подопригора Е.И., Васильева О.В., Шапаков Н.А.https://creativecommons.org/licenses/by/4.0https://iimmun.ru/iimm/article/view/1476

The phenotypic and molecular genetic properties of 133 strains of genetically modified (genovariant) Vibrio cholerae O1 El Tor biovar isolated from patients in Dagestan (1993, 1994, 1998), and compared with 246 strains of a typical toxigenic cholera vibrio El Tor biovar isolated in 1970–1990 at the Caucasus Region. It was found that 48.7% of the studied genetically modified strain variants had mixed phenotypic properties of the El Tor and classic biovars that evidences about a need to include the marker genes of the classical biovar (ctxBCl+, rtxC–) and the El Tor biovar (ctxBEl+, rtxC+) into the existing biotyping scheme. The genes of the El Tor biovar, isolated from patients in Dagestan, contain in addition to the El Tor ones, the genes of the classical biovar (ctxBCl and/or rstRCl), as well as the typical toxigenic cholera vibrios of El Tor, islands of persistence (EPI), pathogenicity (VPI-1 and VPI-2) and pandemicity (VSP-I and VSP-II). However, only the El Tor biovar genovariants were found to bear an integrative and conjugative SXT element with antibiotic polyresistance genes. Epidemic cholera outbreaks caused by the El Tor biovar genovariants that occurred in 1993–1998 at the Caucasus Region, correspond to classical (Asian) cholera based on disease severity. The epidemiological features of modern cholera were studied: the main way for transmission via fecal-oral route for typical El Tor cholera vibrio is waterborne, whereas for the El Tor gene variant — household. Primary infections upon water drinking and using domestic water from surface water bodies infected with typical El Tor vibrios occur outside the family hearth. In case of cholera caused by hybrid El Tor variants, infection is transmitted among family members via domestic factors under low sanitary level. The development of laboratory diagnostics and epidemiological surveillance of modern El Tor cholera is based on the development of PCR test systems taking into account the evolutionary genome transformations.

Изучены фенотипические и молекулярно генетические свойства 133 штаммов генетически измененных (геновариантов) Vibrio cholerae O1 биовара Эль-Тор, выделенных от больных в Дагестане (1993, 1994, 1998 гг.), и в сравнительном аспекте 246 штаммов типичного токсигенного холерного вибриона биовара Эль-Тор, выделенных на Кавказе в 1970–1990 гг. У 48,7% изученных штаммов генетически измененных вариантов выявлены смешанные фенотипические свойства биовара Эль-Тор и классического биовара, что свидетельствует о необходимости включить в существующую схему биотипирования маркерные гены биовара Classical (ctxBCl+, rtxC–), биовара Эль-Тор (ctxBEl+), геноварианта биовара Эль-Тор (ctxBCl+, rtxC+). Геноварианты биовара Эль-Тор, выделенные от больных в Дагестане, в своем геноме содержат, помимо эльторовских, гены классического биовара (ctxBCl и/или rstRCl), a также, как и типичные токсигенные холерные вибрионы Эль-Тор, острова персистенции (EPI), патогенности (VPI-1 и VPI-2) и пандемичности (VSP-I и VSP-II), но только у геновариантов биовара Эль-Тор обнаруживается интегративный и конъюгативный элемент SXT с генами полирезистентности к антибиотикам. Эпидемические вспышки холеры, обусловленные геновариантами биовара Эль-Тор, имевшие место на Кавказе в 1993–1998 гг., по тяжести течения соответствуют классической (азиатской) холере. Изучены эпидемиологические особенности современной холеры: основной путь реализации фекально-орального механизма заражения для типичного холерного вибриона Эль-Тор — водный, а для геноварианта Эль-Тор — контактно-бытовой. Первичные заражения при употреблении для питья и хозяйственно-бытовых нужд воды поверхностных водоемов, контаминированных типичными вибрионами Эль-Тор, реализуются за пределами семейного очага. При холере, вызванной гибридными вариантами Эль-Тор, осуществляется занос инфекции в семью с последующим распространением среди ее членов при реализации бытовых факторов передачи в условиях низкого санитарного уровня населения. В основе совершенствования лабораторной диагностики и эпидемиологического надзора за современной холерой Эль-Тор лежит разработка ПЦР-тест-систем с учетом эволюционных преобразований генома.

cholera El Torevolution of the pathogengene variants of biovar El TorpathogenesisclinicepidemiologyPCR diagnosticsepidemiological surveillanceхолера Эль-Торэволюция возбудителягеноварианты биовара Эль-ТорпатогенезклиникаэпидемиологияПЦР-диагностикаэпидемиологический надзор1. Грижебовский Г.М., Асваров Б.М., Попов В.А., Евченко Ю.М., Савельев В.Н., Ефременко В.И., Ляховер М.Л., Рахоев М.-Р.А., Кадиев Ш.З., Сеидова М.М., Таран О.И. О механизмах внутриочагового и территориального распространения холеры в Республике Дагестан // Журнал микробиологии, эпидемиологии и иммунобиологии, приложение. 1995. № 2. С. 27–30. [Grizhebovskiy G.M., Asvarov B.M., Popov V.A., Evchenko Yu.M., Savel’ev V.N., Efremenko V.I., Lyakhover M.L., Rakhoev M.-R.A., Kadiev Sh.Z., Seidova M.M., Taran O.I. About the mechanisms of intrafocal and territorial spreading of cholera in Dagestan Republic. Zhurnal mikrobiologii, epidemiologii i immunobiologii, prilozhenie = Journal of Microbiology, Epidemiology and Immunobiology (Suppl.), 1995, no. 2, pp. 27–30. (In Russ.)]2. Заднова С.П., Шашкова А.В., Краснов Я.М., Смирнова Н.И. Фенотипический и генетический анализ измененных вариантов Vibrio cholerae биовара Эль-Тор // Проблемы особо опасных инфекций. 2012. № 1 (111). С. 57–61. [Zadnova S.P., Shashkova A.V., Krasnov Ya.M., Smirnova N.I Phenotypic and Genetic Analysis of Altered Variants of Vibrio cholerae Biovar El Tor. Problemy osobo opasnykh infektsiy = Problems of Particularly Dangerous Infections, Saratov, 2012, no. 1 (111), pp. 57–61 (In Russ.)] doi: 10.21055/0370-1069-2012-1(111)-57-613. Клименко Е.П., Попов В.Ф., Степанов Г.П. Эпидемиологический анализ. М.: Медицина, 1983. 192 с. [Klimenko E.P., Popov V.F., Stepanov G.P. Epidemiological analysis. M.: Medicine, 1983. 192 p. (In Russ.)]4. Лабораторная диагностика холеры. Методические указания. МУК 4.2.2218-07. М.: Федеральный центр гигиены и эпидемиологии Роспотребнадзора, 2007. 87 с. [Cholera laboratory diagnostics. Methodical guidelines. MG 4.2.2218-07. M.: Federal Centre of Hygiene and и Epidemiology of Rospotrebnadzor, 2007. 87 p. (In Russ.)]5. Онищенко Г.Г., Ломов Ю.М., Москвитина Э.А., Чебураев В.И., Ляховер М.Л., Рахоев М.-Р.А., Терентьев А.Н., Асваров Б.М., Чернышов С.Н., Гаджиева С.З., Исмаилов Ф.М., Бугаков Н.П. Холера в начале века. Прогноз // Журнал микробиологии, эпидемиологии и иммунобиологии, приложение. 2005, № 3. С. 44–48. [Onishchenko G.G., Lomov Yu.M., Moskvitina E.A., Cheburaev V.I., Lyakhover M.L., Rakhoev M.-R.A., Terent’ev A.N., Asvarov B.M., Chernyshov S.N., Gadzhieva S.Z., Ismailov F.M., Bugakov N.P. Cholera at the beginning of the XXI century. Prognosis. Zhurnal mikrobiologii, epidemiologii i immunobiologii = Journal of Microbiology, Epidemiology and Immunobiology, 2005, no. 3, pp. 43–48 (In Russ.)]6. Организация работы лабораторий, использующих методы амплификации нуклеиновых кислот при работе с материалом, содержащим микроорганизмы I–IV групп патогенности: методические указания. М.: Федеральный центр гигиены и эпидемиологии Роспотребнадзора, 2010. 51 с. [Arrangement of work of laboratories using Nucleic Acid Amplification Techniques on materials containing microorganisms of I–IV pathogenic risk groups: methodical guidelines. М.: Federal Centre of Hygiene and и Epidemiology of Rospotrebnadzor, 2010. 51 p. (In Russ.)]7. Смирнова Н.И., Заднова С.П., Шашкова А.П., Кутырев В.В. Вариабельность генома измененных вариантов Vibrio choleraе биовара Эль-Тор, изолированных на территории России в современный период // Молекулярная генетика, микробиология и вирусология. 2011, № 3. С. 11–17. [Smirnova N.I., Zadnova S.P., Shashkova A.P., Kutyrev V.V. Genome variability in the altered variants of Vibrio cholerae biovar El Tor isolated in Russia. Molekulyarnaya genetika, mikrobiologiya i virusologiya = Molecular Genetics, Microbiology and Virology, 2011, no. 3, pp. 11–17. (In Russ.)]8. Шаханина И.Л., Чернова Г.П., Ивлиева И.М. Современный эпидемиологический анализ: обзорная информация. М.: ВНИИМИ, 1987. 71 с. [Shakhanina I.L., Chernova G.P., Ivlieva I.M. Modern epidemiological analysis: survey information. M.: VNIIMI, 1987. 71 p. (In Russ.)]9. Ghosh-Banerjee J., Senoh M., Takahashi T., Hamabata T., Barman S., Koley H., Mukhopadhyay A.K., Ramamurthy T., Chatterjee S., Asacura M., Yamasaki S., Nair G.B., Takeda Y. Cholera toxin production by the El Tor variant of Vibrio cholerae O1 compared to prototype El Tor and classical biotypes. J. Clin. Microbiol., 2010, vol. 48, no. 11, pp. 4283–4286. doi: 10.1128/JCM.00799-1010. Grim C.J., Hasan N.A., Taviani E. Hybrid Vibrio cholerae O1 MJ-1236, B-33, and CIRS 101 and cjmharative genomics with V. cholerae. J. Bacteriol., 2010, vol. 45, pp. 2991– 3000. doi: 10.1128/JB.00040-1011. Haan J., Hirst N.R. Cholera toxin: a paradigme for multi-functional engagement of cellular mechanisms. Mol. Membr. Biol., 2004, vol. 21, no. 2, pp. 77–92. doi: 10.1080/0968768041000166326712. Dziejman M., Balon E., Boyd D., Fraser C.M., Heidelberg J.F., Mekalanos J.J. Comparative genomic analysis of Vibrio cholerae: genes that correlate with cholera endemic and handemic disease. Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 2002, vol. 99, no. 3, pp. 1556–1561. doi: 10.1073/pnas.04266799913. Nair G.B., Qadri F., Holmgren J. Cholerae due to altered El Tor strains of Vibrio cholerae O1 in Bangladesh. J. Clin. Microbiol., 2006, vol. 44, pp. 4211–4213. doi: 10.1128/JCM.01304-0614. Nguyen B.M., Lee J.H., Cuong N.T. Сholerae outbreaks caused by an altered Vibrio cholera O1 El Tor strain producing classical cholera toxin B in Vietnam in 2007 to 2008. J. Clin. Microbiol., 2009, vol. 47, no. 5, pp. 1568–1571. doi: 10.1128/JCM.02040-0815. Pradhan S., Baidya A.K., Ghosh A., Paul K., Chowthury R. The El Tor biotype of Vibrio cholerae exhibits Vibrio cholerae a growth advantage in the stationary phase in mixt cultures with the classical biotype. J. Bacteriol., 2010, vol. 192, no. 4, pp. 955– 963. doi: 10.1128/JB.01180-0916. Raychoudhuri A., Patra T., Ramamurthy T., Nandy R., Takeda Y., Nair G.B., Mukhopadhyay A.K. Classical ctxB in Vibrio cholerae O1, Kalkata, India. Emerg. Infect. Dis., 2009, vol. 15, no. 1, pp. 131–132. doi: 10.3201/eid1501.08054317. Safa A., Sultana J., Cam P.D., Mwansa J.C., Kong R.Y.C. Vibrio cholerae O1 hybrid El Tor strains, Asia and Africa. Emerg. Infect. Dis., 2008, vol. 15, no. 6, pp. 987–988. doi: 10.3201/eid1406.08012918. Safa A., Nair G.B., Kong R.Y.C. Evolution of new variants of Vibrio cholerae O1. Trends Microbiol., 2010, vol. 18, pp. 46–54. doi: 10.1016/j.tim.2009.10.00319. Siddique A.K., Nair G.B., Alam M., Sack D.A., Hug A., Nizam A., Longini I.M., Qadri M., Faruque S.M., Colwell R.R., Ahmed S., Igbal A., Bhuiyan N.A., Sack R.B. El Tor cholera with severe disease: a new threat to Asia and Benond. Epidemiol. Infect., 2010., vol. 138, no. 3, pp. 346–352. doi: 10.1017/S0950268809990550