Молекулярно-генетическая характеристика патогенности вируса клещевого энцефалита дальневосточного субтипа

Цель работы: используя данные полногеномного секвенирования штаммов дальневосточной популяции вируса клещевого энцефалита, выявить особенности молекулярно-генетической характеристики и их связь с патогенностью возбудителя. Материалы и методы. Дана полногеномная характеристика 63 штаммов вирусного клещевого энцефалита, выделенных на территории Дальнего Востока и зарегистрированных в GeneBank. Проведено патоморфологическое исследование центральной нервной системы обезьян, зараженных высоковирулентными штаммами Sofjin и Хабаровский-17 вирусного клещевого энцефалита. Результаты. Все штаммы отнесены к дальневосточному субтипу вирусного клещевого энцефалита и расположились в 3 кластерах, отмечена территориальная привязанность отдельных групп штаммов. В кластере Sofjin-подобных штаммов определились самостоятельные группы, изолированные на территориях только Приморского края, и отдельные группы – только на северных очаговых территориях (Хабаровский край). Кластер Senzhang-подобных штаммов представлен штаммами разных кластеров, изолированными в Китае и на всей территории Дальнего Востока. Кластер Oshimaподобных изолятов, кроме штаммов из Японии, состоит из штаммов, изолированных только на юге Дальнего Востока (в Приморском крае). Инкубационный период заболевания у экспериментальных животных был короче при заражении штаммом Sofjin (3–5 дней), чем при заражении штаммом Хабаровский-17 (7 и более дней). Выявлены штаммоспецифические различия по степени выраженности морфологических изменений в центральной нервной системе. Для приморских штаммов вирусного клещевого энцефалита характерна более высокая степень нейроинвазивности с более быстрым развитием тяжелых проявлений нейроинфекции, по сравнению с хабаровскими штаммами. Выводы: 1) на основе полногеномного секвенирования и филогенетического анализа 63 штаммов вирусного клещевого энцефалита выделены три основные кластера: Sofjin-, Senzhang- и Oshima-подобный; 2) в этих кластерах установлена территориальная привязанность групп штаммов вирусного клещевого энцефалита, имеющих определенную молекулярно-генетическую характеристику; 3) у приморских штаммов вирусного клещевого энцефалита выявлены генетически детерминированные преимущества в степени нейроинвазивности, обеспечивающие им способность более быстрого преодоления гематоэнцефалического барьера по сравнению с хабаровскими штаммами.

вирус клещевого энцефалита, молекулярно-генетическая характеристика штаммов, кластеры, патогенность

1. Зильбер, Л.А. Весенний (весенне-летний) эндемический клещевой энцефалит / Л.А. Зильбер // Арх. биол. наук. – 1939. – № 56 (2). – С. 9–37.

2. Casals J. Biology of viruses of tick-borne-encephalitis complex. 1962; Symposia CSAV, 53.

3. Clarke DH. Antigenic relationship among viruses of the tick-borne encephalitis complex as studied by antibody adsorption and agar gel precipitin techniques. In Symposium on the Biology of Viruses of the Tick-Borne Encephalitis Complex, 1962; 67-75. Edited by H. Libikova. New York: Academic Press.

4. Calisher, CH, Karabatsos, N, Dalrymple, JM, Shope, RE, Porterfield, JS, Westaway, EG & Brandt, WE. Antigenic relationships between flaviviruses as determined by cross-neutralization tests and polyclonal antisera. J.Gen. Virol. 1989;70,3743. PMID: 2543738 DOI: 10.1099/0022-1317-70-1-37

5. King AMQ, Adams MJ, Carstens EB and Lefkowitz EJ. Virus taxonomy: classification and nomenclature of viruses: Ninth Report of the International Committee on Taxonomy of Viruses. Edited by: King AMQ, Lefkowitz E, Adams MJ Carstens E B. San Diego: Elsevier, 2012;1003-1020.

6. International Committee on Taxonomy of Viruses (ICTV) Release, EC 48, Budapest, Hungary, August 2016: https:talk.ictvonline.org/taxonomy.

7. Pletnev AG, Yamshchikov VF, Blinov VM.` Nucleotide sequence of the genome and complete amino acid sequence of the polyprotein of tick-borne encephalitis virus. Virology,1990; 174(1):250–263. PMID: 2136778

8. Leonova GN, Belikov SI, Kondratov IG, Takashima I Comprehensive assessment of the genetics and virulence of TBEV strains isolated from patients with inapparent and clinical forms of the infection in the Russian Far East.Virology,2013; 443:89–98. PMID: 23735441 DOI: 10.1016/j.virol.2013.04.029.

9. Belikov SI, Kondratov IG, Potapova UV, Leonova GN. The relationship between the structure of the tick-borne encephalitis virus strains and their pathogenic properties. PLoS One. 2014;9(4):e94946. doi:10.1371/journal.pone.0094946. PMID: 24740396 http://www.plosone.org/article/ info%3Adoi%2F10.1371%2Fjournal.pone.0094946 eCollection; 2014.

10. Leonova GN, Belikov SI, Kondratov IG. Characteristics of far eastern strains of tick-borne encephalitis virus. Arch Virol.2017; DOI 10.1007/s00705-017-3309-1.

11. Saitou N, Nei M «The neighbor-joining method: a new method for reconstructing phylogenetic trees». Molecular Biology and Evolution. 1987;4 (4): 406—425. PMID: 3447015. DOI: 10.1093/oxfordjournals.molbev.a040454.

12. Zhang Y, Si Bing-Yin, Liu Bo-Hua, Chang Guo-Hui, Yang Yin-Hui, Huo Qiu-Bo, Zheng Yuan-Chun, Zhu Qing-Yu Complete genomic characterization of two tick-borne encephalitis viruses isolated from China. Virus Res.2012;167:310–331. DOI: 10.1016/j.virusres.2012.05.015.

13. Takashima I, Morita K, Chiba M et al. A case of tickborne encephalitis in Japan and isolation of the virus. J Clin Microbiol. 1997;35:1943–1947. PMID: 9230360

14. Chiba N, Iwasaki T, Mizutani T, Kariwa H, Kurata T, Takashima I. Pathogenicity of tick-borne encephalitis virus isolated in Hokkaido, Japan in mouse model. Vaccine 1999;17(78):779–787. PMID: 10067683

15. Леонова, Г.Н. Динамика эпидемической ситуации по клещевому энцефалиту на Дальнем Востоке / Г.Н. Леонова // Эпидемиология и вакцинопрофилактика. – 2015. – № 3 (82), т. 14. – С. 17–22.

16. Панов, А.Г. Клещевой энцефалит / А.Г. Попов. – Л.: Медгиз, 1956.

17. Somova LM, Leonova GN, Plekhova NG, Kaminsry YuV., Phisenko AYu. The Pathomorphology of Far Eastern Tick-Borne Encephalitis. In: Encephalitis (ed. Sergey Tkachev); INTECH, 2012;Croatia:113-144.

18. Шаповал, А.Н. Клещевой энцефаломиелит / А.Н. Шаповал. – Л.: Медицина, 1980.

19. Leonova GN, Maystrovskaya OS, Kondratov IG, Takashima I, Belikov SI. The nature of replication of tick-borne encephalitis virus strains isolated from residents of the Russian Far East with inapparent and clinical forms of infection. Virus Res. 2014;189: 34-42. PMID: 24747117 DOI:10.1016/j.virusres.2014.04.004

20. Potapova UV, Feranchuk SI, Potapov VV, Kulakova NV, Kondratov IG, Leonova GN, Belikov SI. NS2B/NS3 protease: allosteric effect of mutations associated with the pathogenicity of tick-borne encephalitis virus. Journal of Biomolecular Structure and Dynamics iFirst: 2012;1–14. DOI:10.1080/07391102.2012. 689697

21. Погодина, В.В. 75-летие открытия вируса клещевого энцефалита. Сравнение ранних (1937–1945) и современных штаммов / В.В. Погодина [и др.] // Вопр. вирусол. – 2012. – Спец. выпуск, посвященный 120-й годовщине со дня открытия вирусов русским ученым Д.И. Ивановским. – С. 66–75.

22. Робинзон, И.А. О локализации воспалительных изменений при весенне-летнем менингоэнцефаломиелите / И.А. Робинзон, Ю.С. Сергеева // Журн. невропат. и психиатрии им. Корсакова. – 1940. – Т. 9, № 1–2. – С. 31–37.

23. Робинзон, И.А. Общие вопросы патогенеза и патологической анатомии вирусных поражений нервной системы / И.А. Робинзон // Менингиты и энцефалиты у детей / М.Б. Цукер. – М., 1975. – С. 5–72.