Аннотация
Введение. В связи с подъемом заболеваемости коклюшем, наблюдавшимся во всем мире в 2023–2024 годах, актуальным является мониторинг микробной изменчивости и антибактериальной чувствительности B. pertussis.
Материалы и методы. Выделено 23 штамма B. pertussis от детей, больных коклюшем, в возрасте от 1 мес до 16 лет. Проведено полногеномное секвенирование ДНК выделенных штаммов. Оценку микробиологических свойств возбудителя коклюша осуществляли с помощью культивирования, а также методами масс-спектрометрического анализа (MALDI-TоF MS). Чувствительность B. pertussis к антибиотикам определяли с использованием Е-тестов.
Результаты. Сравнительный анализ возрастного состава детей, у которых были выделены штаммы B. pertussis, показал преобладание детей первого года жизни (более 78 %), не привитых против коклюша. Ни у одного из исследуемых штаммов не было выявлено устойчивости к тестируемым антибактериальным препаратам. Более низкие значения минимальной подавляющей концентрации (МПК) были получены для азитромицина, эритромицина, цефтриаксона; более высокие — для кларитромицина, амоксициллина, цефотаксима. При анализе последовательности гена 23S рРНК с целью выявления мутации A2047G, ассоциированной с устойчивостью к эритромицину, ни у одного из штаммов указанная мутация не была обнаружена. Методом MALDI-TоF MS штаммы были достоверно идентифицированы до рода. По результатам секвенирования штаммы B. pertussis относились к сиквенс-типам 232 (по MAST1), 312 и 322 (по MAST2). Выявлены отличия в гене фимбрий (fim3): аллель fim3–1 для сиквенс-типа 312 и fim3-2 – для 322. Дополнительно определены аллели генов вирулентности, ранее не описанных в РФ и не выявляемых посредством MAST: генов коклюшного токсина (ptxD, ptxE), а также филаментозного гемагглютинина (fhaB). Проведена сравнительная характеристика генотипов штаммов B. pertussis, изученных в 2023–2024 годах, со штаммами, выделенными в ФБУН МНИИЭМ им. Г.Н. Габричевского (2016-2020), и вакцинными штаммами.
Заключение. Проведенное исследование современных штаммов B. pertussis, сопоставление их с циркулирующими штаммами в 2016–2020 годах и вакцинными позволит усовершенствовать микробиологические методы диагностики и стратегию вакцинопрофилактики коклюша.
Annotation
Introduction. Due to the surge in whooping cough incidence observed worldwide in 2023–2024, monitoring the microbial variability and antibacterial susceptibility of B. pertussis is highly relevant.
Materials and methods. Twenty–three B. pertussis strains were isolated from children with whooping cough, aged from 1 month to 16 years. Whole-genome sequencing of the DNA from the isolated strains was performed. The microbiological properties of the B. pertussis were assessed by culturing and mass spectrometric analysis (MALDI-TOF MS). The susceptibility of B. pertussis to antibiotics was determined using E-tests.
Results. A comparative analysis of the age distribution of children from whom B. pertussis strains were isolated showed a predominance of infants under one year of age (more than 78 %), who were unvaccinated against whooping cough. None of the studied strains showed resistance to the tested antibacterial drugs. Lower minimum inhibitory concentration (MIC) values were obtained for azithromycin, erythromycin, and ceftriaxone; higher values were observed for clarithromycin, amoxicillin, and cefotaxime. Analysis of the 23S rRNA gene sequence to detect the A2047G mutation, associated with resistance to erythromycin, did not reveal this mutation in any of the strains. Using MALDI-TOF MS, the strains were reliably identified to the genus level. Based on sequencing results, the B. pertussis strains belonged to sequence types 232 (according to MAST1), 312, and 322 (according to MAST2). Differences in the fimbrin gene (fim3) were identified: allele fim3-1 for sequence type 312 and fim3–2 for type 322. Additionally, alleles of virulence genes previously undescribed in the Russian Federation and not detectable via MAST were identified: genes for pertussis toxin (ptxD, ptxE) and filamentous hemagglutinin (fhaB). The genotypes of B. pertussis strains from 2023–2024 were compared with those of strains isolated at the G. N. Gabrichevsky Research Institute for Epidemiology and Microbiology (2016–2020) and with vaccine strains.
Conclusion. This study of contemporary B. pertussis strains, and their comparison with strains circulating in 2016-2020 and vaccine strains, will contribute to improving microbiological diagnostic methods and the strategy for whooping cough vaccine prevention.
Key words: whooping cough; children; B. pertussis; strains; sequence types; E-tests; antibiotic resistance
Список литературы
литература (пп. 3, 6-7, 11-12, 14-19, 22, 26-28, 30 см. references)
1. Бабаченко И.В. Коклюш у детей. М.: Комментарий, 2014.
2. Попова О.П. Современные аспекты коклюша у детей. М.: ГЭОТАР-Медиа, 2017.
4. Филаева Н.А., Бабаченко И.В., Курова Н.Н. Влияние пандемии COVID-19 на эпидемиологию коклюша (обзор литературы). Журнал инфектологии. 2025; 17 (1): 15-25. DOI: 10.22625/2072-6732-2025-17-1-15-25.
5. О состоянии санитарно-эпидемиологического благополучия населения в Российской Федерации в 2024 году: Государственный доклад. Москва: Федеральная служба по надзору в сфере защиты прав потребителей и благополучия человека, 2025.
8. Бабаченко И.В. Коклюшная инфекция в условиях антигенного дрейфа B.pertussis. Вопросы современной педиатрии. 2006; 5 (6): 24-7.
9. Попова О.П., Борисова О.Ю., Петрова М.С., Грачёва Н.М., Абрамова Е.Н., Пименова А.С. и др. Клинико-микробиологические сопоставления при коклюше у детей в современных условиях. Эпидемиология и инфекционные болезни. 2014; 19 (5): 13-18.
10. Бабаченко И.В., Нестерова Ю.В., Чернышова Ю.Ю., Карасев В.В., Починяева Л.М., Калисникова Е.Л. Клинико-эпидемиологические аспекты коклюша у детей в условиях массовой вакцинопрофилактики. Журнал инфектологии. 2019; 11 (2): 88-96.
13. Бажанова И. Г., Брицина М. В., Мерцалова Н. У., Озерецковская М. Н. Генетическая изменчивость Bordetella pertussis и ее роль в вакцинопрофилактике коклюша. Журнал микробиологии, эпидемиологии и иммунобиологии. 2019; 4: 98—105.
20. Борисова И. Э., Селезнёва Т.С. Антигенный дрейф коклюшного микроба. Эпидемиология и вакцинопрофилактика. 2008; 1(38): 39-44.
21. Видманова М.В., Жестков А.В., Лямин А.В. , Исматуллин Д.Д., Шеститко Е.Ю., Решетникова В.П. Микробиологическое исследование при коклюше и влияние состава питательной среды на белковое профилирование Bordetella spp. Клиническая микробиология и антимикробная химиотерапия. 2024; 26 (4): 514-521.
24. Борисова О.Ю., Алешкин А.В., Ивашинникова Г. А. Чувствительность штаммов Bordetella pertussis к антибактериальным препаратам. Детские инфекции. 2013; 2: 46-50.
25. Пименова А. С., Гадуа Н. Т., Андриевская И. Ю., Борисова О.Ю., Петрова М.С., Борисова А.Б. и др. Антибиотикочувствительность выделенных на территории России штаммов Bordetella pertussis к эритромицину и азитромицину. Эпидемиология и Вакцинопрофилактика. 2024; 23(3): 27-37.
29. Петрова М.С., Тюрин И.Н., Борисова А.Б., Борисова О.Ю., Леонтьева Н.И., Антипят Н.А. и др. Клиническая характеристика коклюша в период подъема заболеваемости. Журнал инфектологии. 2025; 17 (1): 53-59.
References
Babachenko I.V., Xarit S.M., Kurova N.N., Tseneva G.Ya. Whooping cough in children. Moscow: Kommentarij, 2014. (in Russian)
Popova O.P., Gorelov A.V. Modern aspects of whooping cough in children. Moscow: GEOTAR-Media, 2017. (in Russian)
Kurova N., Njamkepo E., Brun D., Tseneva G., Guiso N. Monitoring of Bordetella isolates circulating in Saint Petersburg, Russia between 2001 and 2009. Res Microbiol. 2010; 161(10): 810-815.
Filaeva N.A., Babachenko I.V., Kurova N.N. The impact of the COVID-19 pandemic on the epidemiology of whooping cough (obzor literatury). Jurnal infektologii. 17 (1): 15-25. DOI: 10.22625/2072-6732-2025-17-1-15-25. (in Russian)
O sostoyanii sanitarno-epidemiologicheskogo blagopoluchiya naseleniya v Rossiyskoy Federatsii v 2024 godu: Gosudarstvennyy doklad. Moskva: Federal’naya sluzhba po nadzoru v sfere zashchity prav potrebiteley i blagopoluchiya cheloveka. 2024; 364. Avaliable at: https://www.rospotrebnadzor.ru/documents/details.php?ELEMENT_ID=27779 (in Russian)
Mi Y‑M, Deng J‑K, Zhang T. et al. Expert consensus for pertussis in children: new concepts in diagnosis and treatment. World Journal of Pediatrics; published online: 14 Nov.2024. https://doi.org/10.1007/s12519-024-00848-5.
European Centre for Disease Prevention and Control. Increase of pertussis cases in the EU/EEA, 8 May 2024 Stockholm: ECDC; 2024. © European Centre for Disease Prevention and Control, Stockholm, 2024. Catalogue number: TQ-02-24-500-EN-N, ISBN: 978-92-9498-717-4, DOI: 10.2900/831122.
Babachenko I.V., Kurova N.N., Tseneva G.Ya. Pertussis infection amidst antigenic drifting of Bordetella pertussis. Voprosy sovremennoy pediatrii. 2006; 5 (6): 24-7. (in Russian)
Popova O.P., Borisova O.Yu., Petrova M.S., Gracheva N.M., Abramova E.N., Pimenova A.S. et al. Clinical and microbiological comparisons in whooping cough in children under modern conditions. Epidemiologiya i infektsionnye bolezni. 2014; 19 (5): 13-18. (in Russian)
Babachenko I.V., Nesterova Yu.V., Chernyshova Yu.Yu., Karasev V.V., Pochinyaeva L.M., Kalisnikova E.L. Clinical-epidemiological aspects of whooping cough in children in conditions of mass vaccinoprophylactics. Jurnal infektologii. 2019; 11 (2): 88-96. (in Russian)
Fu P, Yan G, Li Y, et al. Pertussis upsurge, age shift and vaccine escape post-COVID-19 caused by ptxP3 macrolide-resistant Bordetella pertussis MT28 clone in China. Clin Microbiol Infect. 2024;30(11):1439-1446. doi:10.1016/j.cmi.2024.08.016.
Lefrancq N, Bouchez V, Fernandes N, et al. Global spatial dynamics and vaccine-induced fitness changes of Bordetella pertussis. Sci Transl Med. 2022; 14(642): eabn3253.
Bazhanova I. G., Britsina M. V., Mertsalova N. U., Ozeretskovskaya M. N. Genetic variability of Bordetella pertussis and its role in vaccine prevention of pertussis. Journal of Microbiology, Epidemiology and Immunobiology. 2019; 4: 98-105. (in Russian)
Borisova O.Yu., Andrievskaya I.Yu., Pimenova A.S. et al. Genotypic characteristics of Bordetella pertussis, candidate strains for production of pertussis component of vaccines (Statement I). BULLETIN OF RSMU 2, 2024. Available at: VESTNIKRGMU.RU/ DOI: 10.24075 / brsmu.2024.017. Published online: 30.04.2024. (in Russian)
Lecorvaisier F. Impact de la vaccination sur l’évolution de Bordetella pertussis [Impact of vaccination on the evolution of Bordetella pertussis]. Med Sci (Paris). 2024; 40(2): 161-166.
Ivaska L, Barkoff AM, Mertsola J, He Q. Macrolide Resistance in Bordetella pertussis: Current Situation and Future Challenges. Antibiotics (Basel). 2022; 11(11):1570.
Kamachi K, Yao SM, Chiang CS, Koide K, Otsuka N, Shibayama K. Rapid and simple SNP genotyping for Bordetella pertussis epidemic strain MT27 based on a multiplexed single-base extension assay. Sci Rep. 2021; 11: 4823.
Bartkus J.M., Juni B.A., Ehresmann K. et al. Identification of a mutation associated with erythromycin resistance in Bordetella pertussis: implications for surveillance of antimicrobial resistance. Journal of Clinical Microbiology. 2003; 41 (3): 1167-1172.
Payne M, Xu Z, Hu D, et al. Genomic epidemiology and multilevel genome typing of Bordetella pertussis. Emerg Microbes Infect. 2023;12(2): 2239945.
Borisova I. E., Selezneva T.S. S. Antigenic drift of the pertussis microbe. Epidemiologiya i vaktsinoprofilaktika. 2008; 1(38): 39-44. (in Russian)
Vidmanova M.V., Zhestkov A.V., Lyamin A.V., Ismatullin D.D., Shestitko E.Yu., Reshetnikova V.P. Impact of nutrient medium composition on protein profiling of Bordetella spp. Klinicheskaya mikrobiologiya i antimikrobnaya khimioterapiya. 2024; 26 (4): 514-521. (in Russian)
Fry N.K., Duncan J., Vaghji L., et al. Antimicrobial susceptibility testing of historical and recent clinical isolates of Bordetella pertussis in the United Kingdom using the Etest method. European Journal of Clinical Microbiology & Infectious Diseases. 2010; 29 (9): 1183–1185.
Jakubu V., Zavadilova J., Fabianova K., Urbaskova P. Trends in the minimum inhibitory concentrations of erythromycin, clarithromycin, azithromycin, ciprofloxacin, and trimethoprim / sulfamethoxazole for strains of Bordetella pertussis isolated in the Czech Republic in 1967–2015. Central European Journal of Public Health. 2017; 25 (4): 282–286.
Borisova O.Yu., Aleshkin A.V., Ivashinnikova G. A., Donskikh E.E., Postnikova E.A., Alyeshkin V.A. Susceptibility of Bordetella pertussis strains to antibacterial preparations. Detskie infektsii. 2013; 12(2): 46-50. (in Russian)
Pimenova A. S., Gadua N. T., Andrievskaya I. Yu., Borisova O.Yu., Petrova M.S., Borisova A.B. Antimicrobial Susceptibility Testing to Erythromycin and Azithromycin of Clinical Isolates of Bordetella pertussis Circulating in Russia. Epidemiologiya i Vaktsinoprofilaktika. 2024;23(3):27-37. (in Russian)
Bart M.J., Harris S.R., Advani A., Arakawa Y., Bottero D., Bouchez V. et al. Global population structure and evolution of Bordetella pertussis and their relationship with vaccination. mBio. 2014; 5 (2): e01074.
Dorji D., Mooi F., Yantorno O. et al. Bordetella pertussis virulence factors in the continuing evolution of whooping cough vaccines for improved performance. Med Microbiol Immunol 2018; 207: 3–26.
Liu C, Yang L, Cheng Y, Xu H, Xu F. Risk factors associated with death in infants <120 days old with severe pertussis: a case-control study. BMC Infect Dis. 2020; 20(1): 852.
Petrova M.S., Tyurin I.N., Borisova A.B., Borisova O.Yu., Leontieva N.I., Antipyat N.A. et al. Clinical characteristics of pertussis during the period of rising incidence. Zhurnal infektologii. 2025;17(1):53-59. (in Russian)
Huang R, Zheng R, Fu S, Li ZJ. Epidemiology of Pertussis and the Screening Value of WBC and Lymphocyte Percentage. Int J Gen Med. 2024;17: 5443-5452.