Russian Journal of Infection and ImmunityRussian Journal of Infection and ImmunityИнфекция и иммунитет2220-76192313-7398SPb RAACI1778710.15789/2220-7619-NVC-17787SHORT COMMUNICATIONSКРАТКИЕ СООБЩЕНИЯShort CommunicationNon-toxigenic Vibrio cholerae O1 strains that caused gastroenterocolitis in the Zaporizhia and Kherson regions: case reports and pathogen molecular genetic characteristicsНетоксигенные штаммы Vibrio cholerae O1, вызвавшие гастроэнтероколиты в Запорожской и Херсонской областях: описание случаев и молекулярно-генетическая характеристика возбудителейMonakhovaElena V.МонаховаЕлена Владимировна
Russian Federation

DSc (Biology), Head Researcher, Department of Microbiology of Cholera and Other Acute Intestinal Infections

д.б.н., главный научный сотрудник отдела микробиологии холеры и других острых кишечных инфекций

monakhova_ev@antiplague.ruKruglikovVladimir D.КругликовВладимир Дмитриевич
Russian Federation

DSc (Medicine), Head of the Department of Microbiology of Cholera and Other Acute Intestinal Infections

д.м.н., начальник отдела микробиологии холеры и других острых кишечных инфекций

kruglikov_vd@antiplague.ruVodop’yanovAleksey S.ВодопьяновАлексей Сергеевич
Russian Federation

PhD (Medicine), Leading Researcher, Laboratory of Molecular Biology of Natural Focal and Zoonotic Infections

к.м.н., ведущий научный сотрудник лаборатории молекулярной биологии природно-очаговых и зоонозных инфекций

vodopyanov_as@antiplague.ruGaevskayaNatalia E.ГаевскаяНаталия Евгеньевна
Russian Federation

PhD (Medicine), Director

к.м.н., директор

gaevskaya_ne@antiplague.ruRostov-on-Don Research Anti-Plague InstituteФКУЗ Ростовский-на-Дону противочумный институт Роспотребнадзора20012025150920251535755812809202406122024Copyright ©; 2025, Monakhova E.V., Kruglikov V.D., Vodop’yanov A.S., Gaevskaya N.E.Copyright ©; 2025, Монахова Е.В., Кругликов В.Д., Водопьянов А.С., Гаевская Н.Е.2025Monakhova E.V., Kruglikov V.D., Vodop’yanov A.S., Gaevskaya N.E.Монахова Е.В., Кругликов В.Д., Водопьянов А.С., Гаевская Н.Е.https://creativecommons.org/licenses/by/4.0https://iimmun.ru/iimm/article/view/17787

In 2023–2024, two cases of gastroenterocolitis caused by non-toxigenic Vibrio cholerae O1 were documented in Zaporizhzhia and Kherson regions. Previously, diseases of this etiology had not been detected in Russia over the last 18 years, although CTX– strains were isolated from water bodies. The aim of the study was to determine the molecular genetic characteristics of clinical strains of V. cholerae O1 isolated in Russia and comparative bioinformatics analysis of their whole genome sequences (WGSs). Materials and methods. The strains were identified in accordance with MUK 4.2.3745-22, sequencing was performed on the MiSeq Illumina platform, bioinformatics analysis — using BioEdit, Vector NTI, CARD and author’s software. Results. A patient from Zaporizhzhia region fell ill after consumption of market foods, and from the Kherson region — after bathing in the sea. Both were diagnosed with acute gastroenterocolitis, in the second case rotavirus was detected along with vibrio. The isolated cultures with identical PCR genotypes were identified as non-toxigenic V. cholerae O1. Both patogens belonged to Ogawa serotype. The WGSs of both strains lacked prophages CTX, preCTX, islands VPI and VSP-II, genes of heat-stable and cholix toxins, proteins OmpT and OmpU, but shared RTX and msh clusters, genes of hemolysin, metallo- and serine proteases; cytotonic factor Cef, represented in two pathogens by different alleles. Significant differences included the presence in the 2024 pathogen of VSP-I island, T3SS cluster integrated into VPI-3, ompW and β-lactamase varG genes which were absent in the 2023 one. The latter contained an incomplete VPI-2 and significantly altered genes rtxA, as well as genes encoding proteases VesC and VchC. On the dendrogram, the isolates formed 2 distant clusters, which also included environmental waterborne strains isolated in other Russian territories in different years; in each cluster all genes had the same repertoires of genetic determinants and gene alleles. These data evidence an opportunity for their long-term preservation in water reservoirs and the absence of importations from abroad. Conclusion. Two new clonal complexes of CTX– V. cholerae O1 have been identified in the territory of Russian Federation. Non-toxigenic strains usually do not cause large-scale epidemiological complications, and the diseases caused by representatives of each complex could be associated with compromised immunity of patients.

В 2023–2024 гг. в Запорожской и Херсонской областях зарегистрированы 2 случая гастроэнтероколитов, вызванные нетоксигенными Vibrio cholerae O1. До этого в России заболевания такой этиологии не выявлялись в течение последних 18 лет, хотя CTX– штаммы выделялись из водоемов. Целью исследования была молекулярно-генетическая характеристика клинических штаммов V. cholerae O1, изолированных в России, и сравнительный биоинформационный анализ их полногеномных сиквенсов (WGSs). Материалы и методы. Штаммы идентифицировали в соответствии с МУК 4.2.3745-22, секвенирование проводили на платформе MiSeq Illumina, биоинформационный анализ — с использованинм BioEdit, Vector NTI, CARD и авторского программного обеспечения. Результаты. Пациент из Запорожской области заболел после употребления продуктов с рынка, из Херсонской области — после купания в море. У обоих был диагностирован острый гастроэнтероколит, во втором случае наряду с вибрионом обнаружен ротавирус. Выделенные культуры, имеющие идентичные ПЦР-генотипы, были идентифицированы как нетоксигенные V. cholerae O1. Оба возбудителя отнесены к серовару Огава. В WGSs обоих отсутствовали профаги CTX, preCTX, острова VPI и VSP-II, гены термостабильного и cholix-токсинов, белков OmpT и OmpU, но присутствовали кластеры RTX, msh, гены гемолизина, металло- и сериновых протеаз; цитотонического фактора Cef, представленные у двух возбудителей разными аллелями. Существенные различия состояли в наличии у возбудителя 2024 г. острова VSP-I, кластера T3SS в составе VPI-3, генов ompW и β-лактамазы varG, которые отсутствовали у штамма 2023 г. Последний содержал неполный VPI-2 и существенно измененные гены rtxA, протеаз VesC и VchC. На дендрограмме изоляты образовали 2 удаленных кластера, в состав которых вошли также штаммы из водоемов, выделенные на других российских территориях в разные годы, в каждом все гены имели одинаковые наборы генетических детерминант и аллели генов. Эти данные свидетельствует о возможности их длительного сохранения в водоемах и отсутствии заносов из-за рубежа. Заключение. На территории РФ выявлены два новых клональных комплекса V. cholerae O1. Нетоксигенные штаммы обычно не вызывают масштабных эпидосложнений, и заболевания, вызванные представителями каждого комплекса, могли быть связаны с ослабленным иммунитетом пациентов.

Vibrio cholerae nonO1non-toxigenic strainsacute intestinal infectionspathogenicity factorswhole genome sequencingbioinformatics analysisclonal complexesVibrio cholerae O1нетоксигенные штаммыострые кишечные инфекциифакторы патогенностиполногеномное секвенированиебиоинформационный анализклональные комплексыВодопьянов А.С., Писанов Р.В., Водопьянов С.О., Мишанькин Б.Н., Олейников И.П., Кругликов В.Д., Титова С.В. Молекулярная эпидемиология Vibrio cholerae — разработка алгоритма анализа данных полногеномного секвенирования // Эпидемиология и инфекционные болезни. 2016. № 3. С. 146–152. [Vodopyanov A.S., Pisanov R.V., Vodopyanov S.O., Mishankin B.N., Oleynikov I.P., Kruglikov V.D., Titova S.V. Molecular epidemiology of Vibrio cholerae — development of the algorithm for data analysis of whole genome sequencing. Epidemiologiya i infektsionnye bolezni = Epidemiology and Infectious Diseases, 2016, vol. 21, no. 3, pp. 146–152. (In Russ.)] doi: 10.17816/EID40917Заднова С.П., Плеханов Н.А., Кульшань Т.А., Швиденко И.Г., Крицкий А.А. Система секреции шестого типа Vibrio cholerae // Проблемы особо опасных инфекций. 2022. № 2. С. 27–35. [Zadnova S.P., Plekhanov N.A., Kul’shan’ T.A., Shvidenko I.G., Kritsky A.A. Vibrio cholerae secretion system of the type VI. Problemy osobo opasnykh infektsii = Problems of Particularly Dangerous Infections, 2022, no. 2, pp. 27–35. (In Russ.)] doi: 10.21055/0370-1069-2022-2-27-35Крицкий А.А., Смирнова Н.И., Каляева Т.Б., Оброткина Н.Ф., Грачева И.В., Катышев А.Д., Кутырев В.В. Сравнительный анализ молекулярно-генетических свойств нетоксигенных штаммов Vibrio cholerae O1 биовара Эль Тор, изолированных в России и на эндемичных по холере территориях // Проблемы особо опасных инфекций. 2021. № 3. С. 72–82. [Kritsky A.A., Smirnova N.I., Kalyaeva T.B., Obrotkina N.F., Gracheva I.V., Katyshev A.D., Kutyrev V.V. Comparative analysis of molecular-genetic properties of non-toxigenic strains of Vibrio cholerae O1 biovar El Tor isolated in Russia and in cholera endemic territories. Problemy osobo opasnykh infektsiy = Problems of Particularly Dangerous Infections, 2021, no. 3, pp. 72–82. (In Russ.)] doi: 10.21055/0370-1069-2021-3-72-82Методы лабораторной диагностики холеры: Методические указания МУК 4.2.3745-22. М.: Федеральный центр гигиены и эпидемиологии Роспотребнадзора, 2022. [Methods of laboratory diagnosis of cholera: Guidelines MUK 4.2.2218-07. Moscow: Federal Center for Hygiene and Epidemiology of Rospotrebnadzor, 2022. (In Russ.)]Монахова Е.В. Стратегия вирулентности холерных вибрионов и пути ее реализации (обзор) // Проблемы особо опасных инфекций. 2013. № 4. С. 60–68. [Monakhova E.V. Cholera vibrio virulence strategy and ways of its realization (scientific review). Problemy osobo opasnykh infektsiy = Problems of Particularly Dangerous Infections, 2022, no. 4, pp. 60–68. (In Russ.)] doi: 10.21055/0370-1069-2013-4-60-68Монахова Е.В., Носков А.К., Кругликов В.Д., Водопьянов А.С., Селянская Н.А., Меньшикова Е.А., Ежова М.И., Непомнящая Н.Б., Швиденко И.Г., Подойницына О.А., Писанов Р.В. Генотипическая характеристика клональных комплексов CTX–VPI+ Vibrio cholerae О1, обнаруживаемых в водоемах Ростовской области // Проблемы особо опасных инфекций. 2023. № 3. С. 99–107. [Monakhova E.V., Noskov A.K., Kruglikov V.D., Vodop’yanov A.S., Selyanskaya N.A., Men’shikova E.A., Ezhova M.I., Nepomnyashchaya N.B., Shvidenko I.G., Podoinitsyna O.A., Pisanov R.V. Genotypic characteristics of CTX–VPI+ clonal complexes of Vibrio cholerae O1 found in water bodies of the Rostov Region. Problemy osobo opasnykh infektsiy = Problems of Particularly Dangerous Infections, 2023, no. 3, pp. 99–107. (In Russ.)] doi: 10.21055/0370-1069-2023-3-99-107Носков А.К., Кругликов В.Д., Москвитина Э.А., Миронова Л.В., Монахова Е.В., Соболева Е.Г., Чемисова О.С., Водопьянов А.С., Лопатин А.А., Иванова С.М., Меньшикова Е.А., Подойницына О.А., Ежова М.И., Евтеев А.В. Холера: анализ и оценка эпидемиологической обстановки в мире и России. Прогноз на 2023 г. // Проблемы особо опасных инфекций. 2023. № 1. С. 56–66. Noskov A.K., Kruglikov V.D., Moskvitina E.A., Mironova L.V., Monakhova E.V., Soboleva E.G., Chemisova O.S., Vodop’yanov A.S., Lopatin A.A., Ivanova S.M., Men’shikova E.A., Podoynitsyna O.A., Ezhova M.I., Evteev A.V. Cholera: analysis and assessment of epidemiological situation around the world and in Russia (2013–2022). Forecast for 2023. Problemy osobo opasnykh infektsiy = Problems of Particularly Dangerous Infections, 2023, no. 1, pp. 56–66. (In Russ.)] doi: 10.21055/0370-1069-2023-1-56-66Попова А.Ю., Носков А.К., Ежлова Е.Б., Кругликов В.Д., Монахова Е.В., Чемисова О.С., Лопатин А.А., Иванова С.М., Подойницына О.А., Водопьянов А.С., Левченко Д.А., Савина И.В. Эпидемиологическая ситуация по холере в Российской Федерации в 2023 г. и прогноз на 2024 г. // Проблемы особо опасных инфекций. 2024. № 1. С. 76–88. [Popova A.Yu., Noskov A.K., Ezhlova E.B., Kruglikov V.D., Monakhova E.V., Chemisova O.S., Lopatin A.A., Ivanova S.M., Podoynitsyna O.A., Vodop’yanov A.S., Levchenko D.A., Savina I.V. Epidemiological situation on cholera in the Russian Federation in 2023 and forecast for 2024. Problemy osobo opasnykh infektsiy = Problems of Particularly Dangerous Infections, 2024, no. 1, pp. 76–88. (In Russ.)] doi: 10.21055/0370-1069-2024-1-76-88Титова С.В., Москвитина Э.А., Кругликов В.Д., Самородова А.В., Тюленева Е.Г., Монахова Е.В., Писанов Р.В., Водопьянов А.С., Архангельская И.В., Ковалева Т.В., Водопьянов С.О. Холера: оценка эпидемиологической обстановки в мире и России в 2006–2015 гг. прогноз на 2016 г. // Проблемы особо опасных инфекций. 2016. № 1. С. 20–27. [Titova S.V., Moskvitina E.A., Kruglikov V.D., Samorodova A.V., Tyuleneva E.G., Monakhova E.V., Pisanov R.V., Vodop’yanov A.S., Arkhangel’skaya I.V., Ivanova S.M., Kovaleva T.V., Vodop’yanov S.O. Cholera: Analysis of Epidemiological Situation across the World and in Russia within a Period of 2006–2015. Prognosis for 2016. Problemy osobo opasnykh infektsiy = Problems of Particularly Dangerous Infections, 2016, vol. 1, pp. 20–27. (In Russ.)] doi: 10.21055/0370-1069-2016-1-20-27Hao T., Zheng W., Wu Y., Yu H., Qian X., Yang C., Zheng Z., Zhang X., Guo Y., Cui M., Wang H., Pan J., Cui Y. Population genomics implies potential public health risk of two non-toxigenic Vibrio cholerae lineages. Infect. Genet. Evol., 2023, vol. 112: 105441. doi: 10.1016/j.meegid.2023.105441Huang Y., Jia L., Tian Y., Lyu B., Qu M., Zhang X., Liu B.W., Huo D., Wu X.N., Yan H.Q., Yang P. Etiological and epidemiological characteristics of Vibrio cholerae in Beijing, 2015–2021. Zhonghua Liu Xing Bing Xue Za Zhi, 2022, vol. 43, no. 5, pp. 734–738. (In Chinese). doi: 10.3760/cma.j.cn112338-20220123-00064Islam A., Labbate M., Djordjevic S.P., Alam M., Darling A., Melvold J., Holmes A.J., Johura F.T., Cravioto A., Charles I.G., Stokes H.W. Indigenous Vibrio cholerae strains from a non-endemic region are pathogenic. Open Biol., 2013, no. 3: 120181. doi: 10.1098/rsob.120181Mondal A., Tapader R., Chatterjee N.S., Ghosh A., Sinha R., Koley H., Saha D.R., Chakrabarti M.K., Wai S.N., Pal A. Cytotoxic and inflammatory responses induced by outer membrane vesicle-associated biologically active proteases from Vibrio cholerae. Infect. Immun., 2016, vol. 84, no. 5, pp. 1478–1490. doi: 10.1128/IAI.01365-15Sakib S.N., Reddi G., Almagro-Moreno S. Environmental role of pathogenic traits in Vibrio cholerae. J. Bacteriol., 2018, vol. 200, no. 15: e00795-17. doi: 10.1128/JB.00795-17Zeb S., Shah M.A., Yasir M., Awan H.M., Prommeenate P., Klanchui A., Wren B.W., Thomson N., Bokhari H. Type III secretion system confers enhanced virulence in clinical non-O1/non-O139 Vibrio cholerae. Microb. Pathog., 2019, vol. 135: 103645 doi: 10.1016/j.micpath.2019.103645