Modern approaches and technologies in infectious epidemiology (as an example, infections caused by pathogenic streptococci)
https://doi.org/10.22625/2072-6732-2012-4-3-88-100
Abstract
The present review is based on the long term researches done at the Department of Molecular Microbiology, Research Institute of Experimental Medicine and devoted to molecular identification and characterization of pathogenic streptococci, mainly Streptococcus pyogenes and Streptococcus agalactiae. In it the basic approaches and technologies the evaluation of microbiological aspects of wide-spread streptococcal infection epidemiology were described and considered. The special attention was given to the genetic heterogeneity of causative strains at the gene and genomic levels and to their genotyping. Also, the essential role of mobile genetic elements (temperate phages, plasmids, transposons, pathogenic islands and insertion sequences) in differentiation of streptococci and analysis of their pathogenic properties were determined. Interrelation between enotypes of species and their pathogenic potentiality was traced. Some proposals were developed to improve an official registration of streptococcal diseases and their complications as well as diagnostic abilities for them.
About the Author
A. A. Totolian
Science Research Institute of Experimental Medicine NWD RAMS, Saint-Petersburg
Russian Federation
Russian Federation
References
1. Саморегуляция паразитарных систем (молекулярно-генетические механизмы) : монография / В.Д. Беляков [и др.]. – Л. : Изд-во Медицина, 1987. – 240 с.
2. Инфекционные болезни и эпидемиология : учебник / В.И. Покровский [и др.]. – М. : Изд-во ГЭТАР-Медиа, 2007. – 816 с.
3. Тотолян, А.А. Стрептококки группы В в патологии человека / А.А. Тотолян, А.Н. Суворов, А.В. Дмитриев. – СПб.: Изд-во Человек, 2010. 212 с.
4. a. Suvorov, A.N. Physical and genetic chromosomal map of an M type 1 strain of Streptococcus pyogenes / A.N. Suvorov, J.J. Ferretti // J. Bacteriol. – 1996. – № 178. – Р. 5546– 5549.
5. Тотолян, А.А. Стрептококки / А.А. Тотолян [и др.] //Клиническая лабораторная диагностика: национальное руководство в 2 т. под ред. В.В. Долгова, В.В. Меньшикова. –М. : ГЭОТАР-Медиа, 2012. – т. II., гл. 21. – С. 417–435.
6. a. Dmitriev, A.V. Physical and genetic chromosomal maps of Streptococcus agalactiae, serotypes II and III; rRNA operon organization / A.V. Dmitriev, A.N. Suvorov, A.A. Totolian // FEMS Microbiol. Lett. – 1998. – № 167. – Р. 33–39.
7. Филатов, Н.Н. Научно-организационные и методические основы эпидемиологического надзора за стрептококковой инфекцией группы А в условиях крупного города /Н.Н. Филатов, Н.И. Брико, И.Л. Шаханина // Ж. микробиол. – 1998. – № 1. – С. 40–43.
8. Thern, A. Interactions between Streptococcus pyogenes and the human immune system : Doctoral dissertation / A. Thern. – Lund, Sweden. : Lund University, 1998. – 56 p.
9. Schmitt, R. Studies of the pathogenesis of IgA nephropathy and Henoch-Schonlein purpura with special reference to Streptococcus pyogenes infections and complement : Doctoral dissertation / R. Schmitt. – Lund, Sweden. : Lund University, 2012. – 89 p.
10. Зациорская, С.Л. Особенности течения беременности и родов, исход для плода и новорожденного у носительниц стрептококка группы В / С.Л. Зациорская, Н.Г. Кошелева // Акуш. и гинек. – 1994. – № 6. – С. 31–33.
11. Саввина, В.А. Эпидемиология и профилактика заболеваний, вызываемых стрептококками группы В у новорожденных : автореф. дис. … канд. мед. наук / В.А. Саввина. – СПб. : СПБГМА им. И.И. Мечникова, 1999. – 19 с.
12. Facklam, R. emm typing and validation of provisional M types for group A streptococci / R. Facklam [et al.] // Emerg. Infect. Dis. – 1999. – № 5. – Р. 247–253.
13. Maiden, M.C. Multilocus sequence typing: a portable approach to the identification of clones within populations of pathogenic microorganisms / M.C. Maiden [et al.] // Proc. Natl. Acad. Sci. USA. – 1998. – № 95. – Р. 3140–3145.
14. McShen, W.M. Genome sequence of a nephritogenic and highly transformable M49 strain of Streptococcus pyogenes / W.M. McShan [et al.] // J. Bacteriol. – 2008. – № 190. – Р. 7773–7785.
15. Полякова, Е.М. Молекулярно-генетическое сравнение Streptococcus pyogenes типов emm1 и emm12 по набору профаговых генов / Е.М. Полякова [и др.] // Ж. микробиол. – 2009. – № 2. – С. 18–24.
16. Schmidt, H. Pathogenicity islands in bacterial pathogenesis / H. Schmidt, M. Hensel // Clin. Microbiol. Rev. – 2004. – № 17. – Р. 14–56.
17. Schwartz, D.C. Separation of yeast chromosome-sized DNAs by pulsed field gradient gel electrophoresis / D.C. Schwartz, C.R. Cantor // Cell. – 1984. – № 37. – Р. 67–75.
18. Дмитриев, А.В. Геномный полиморфизм стрептококков группы В – возбудителей заболеваний человека и животных : автореф. дисс. … д-ра биол. наук / А.В. Дмитриев. – СПб. : НИИЭМ РАМН, 2004. – 36 с.
19. Ferretti, J.J. Complete genome sequence of an M1 strain of Streptococcus pyogenes / J.J. Ferretti [et al.] // Proc. Natl. Acad. Sci. USA. – 2001. – № 98. – Р. 4658–4663.
20. Tettelin, H. Genome analysis of multiple pathogenic isolates of Streptococcus agalactiae for the microbial «pan-genome » / H. Tettelin [et al.] // Proc. Natl. Acad. Sci. USA. – 2005. – № 102. – Р. 13950–13955.
21. Johansson, B. Analysis of the molecular interplay between Strepococcus pyogenes and its human host : Doctoral dissertation / B. Johansson. – Lund, Sweden : Lund University, 2006. – 55 p.
22. Dmitriev, A.V. The Rgg regulation of Streptococcus pyogenes influence the utilization of nonglucose carbohydrates, prophage induction, and expression of the NAD-glucohydrolase virulence operon / A.V. Dmitriev [et al.] // J. Bacteriol. – 2006. – V. 188, № 20. – Р. 7230–7241.
23. Дмитриев, А.В. Направленная регуляция патогенных свойств стрептококков / А.В. Дмитриев [и др.] // Мед. акад. журнал. – 2009. – Т. 9, № 4. – С. 50–58.
24. Rozhdestvenskaya, A.S. Inactivation of DNA-response regulator Sak189 abrogates beta-antigen expression and affects virulence of Streptococcus agalactiae / A.S. Rozhdestvenskaya, A.A. Totolian, A.V. Dmitriev // PLoS ONE. – 2010. – V. 5, № 4. – e10212.
25. Рождественская, А.С. Двухкомпонентная регуляторная система Sak188/ Sak189 и её влияние на свойства Streptococcus agalactiae : автореф. … канд. биол. наук / А.С. Рождественская. – СПб. : НИИЭМ РАМН, 2011. – 20 с.
26. Lannergard, J. The hypervariable region of Streptococcus pyogenes M protein escapes antibody attack by antigenic variation and weak immunogenicity / J. Lannergard [et al.] // Cell Host & Microbe. – 2011. – № 10. – Р. 147–157.
27. Полякова, Е.М. Геномный полиморфизм Streptococcus pyogenes разных emm генотипов : автореф. дис. … канд. биол. наук / Е.М. Полякова. – СПб. : НИИЭМ РАМН, 2012. – 18 с.
28. Van der Mee-Marquet, N. Prophagic DNA fragments in Streptococcus agalactiae strains and association with neonatal meningitis / N. van der Mee-Marquet [et al.] // J. Clin. Microbiol. – 2006. – V. 44, № 3. – P. 1049–1058.
29. Suvorov, A.N. Bacteriophage content of M49 strains of Streptococcus pyogenes / A.N. Suvorov [et al.] // FEMS Microbiol. Lett. – 2009. – V. 294. – P. 9–15.
30. Sun, Y. Comparison of 3-set genotyping system with multilocus sequence typing for Streptococcus agalactiae (group B streptococcus) / Y. Sun, F. Kong, Z. Zhao // J. Clin. Microbiol. – 2005. – V. 43, № 9. – P. 4704–4707.
31. Рождественская, А.С. Использование полиморфизма гена sak0192 S. agalactiae в качестве молекулярно-эпидемиологического маркера / А.С. Рождественская [и др.] // Ж. микробиол. – 2009. – № 5. – С. 38–43.
32. Dmitriev, A. Chromosomal analysis of group B streptococcal clinical strains; bac gene positive strains are genetically homogenous / A. Dmitriev, [et al.] // FEMS Microbiol. Lett. – 2002. – № 208. – P. 93–98.
33. Dmitriev, A. cpn60 gene based multiplex-PCR assay for simultaneous identification of streptococcal species / A. Dmitriev, M. Bhide, I. Mikula // Acta Vet. Brno. – 2006. – № 75. – Р. 235–240.
34. Dmitriev, A. Clinical diagnosis of group B streptococci by scpB gene based PCR / A. Dmitriev [et al.] // Indian J. Med. Res. – 2004. – № 119 (suppl.). – Р. 233–236.
35. Дмитриев, А.В. Молекулярная эпидемиология патогенных стрептококков группы В / А.В. Дмитриев, Е.В. Шаклеина // Ж. микробиол. – 2003. – № 4 . – С. 83–92.
36. Дмитриев, А.В. Сравнительный анализ интегрированных ДНК последовательностей у штаммов стрептококка группы В / А.В. Дмитриев [и др.] // Мед. Акад. Журн. – 2003. – Т. 3, № 2. – С. 45–48.
37. Shakleina, E. Presence of insertions sequences (IS elements) in group B streptococci of bovine origin /E. Shakleina [et al.] // Indian J. Med. Res. – 2004. – № 119 (suppl.). – P. 126–132.
38. Dmitriev, A. Structure of scpB-lmb intergenic region as criterion for additional classification of human and bovine group B streptococci / A. Dmitriev [et al.] // Acta Vet. Brno. – 2004. – № 73. – Р. 215–220.
39. Суворов, А.Н. Анализ клинических штаммов стрептококков группы В на наличие генов потенциальных адгезинов, локализованных на остравах патогенности / А.Н. Суворов [и др.] // Ж. акуш. женск. болезней. – 2005. – № 45. – С. 50–56.
40. Kuleshevich, E.V. The analysis of group B streptococcal gene sspB1 localized on pathogenicity island / E.V. Kuleshevich [et al.] // Abstract book of XVIII Lancefield International Symposium on Streptococci and Streptococcal Diseases, Palermo, Italy. – 2011. – P. 170.
41. Dmitriev, A. Adjacent location of the bac gene and twocomponent regulatory system genes within the putative Streptococcus agalactiae pathogenicity island / A. Dmitriev [et al.] // Folia microbial. – 2006. – № 51. – Р. 229–235.
42. Полякова, Е.М. Ранее не обнаруженый транспозон штаммов Streptococcus pyogenes, устойчивых к действию тетрациклина / Е.М. Полякова, А.В. Дмитриев // Вестник СПб МАПО. – 2011. – Т. 3, № 3. – С. 68–73.
43. Голубков, В.И. Выделение и характеристика плазмиды, детерминирующей множественную резистентность к антибиотикам штаммов стрептококка группы А / В.И. Голубков [и др.] // Молекул. биол. – 1977. – Т. 2, № 4. – С. 909–915.
44. Boitsov, A. Restriction endonuclease analysis of group A streptococcal plasmids determining resistance to MLS antibiotics / A. Boitsov [et al.] // FEMS Microbiol. Lett. – 1979. – № 6. – Р. 5–9.
45. Boitsov, A. Inverted repeates on plasmids determining resistance to MLS antibiotics in group A streptococci / A. Boitsov [et al.] // FEMS Microbiol. Lett. – 1979. – № 6. – Р. 11–14.
46. Totolian, A. The genetic control of virulence markers in group A streptococci. II. Triggering effect of plasmids / A. Totolian, L. Burova, P. Christensen // Acta pathol. microbial. Scand. SB. – 1983. – № 91. – Р. 61–67.
47. Тоtоlian, А. The genetic control of virulence markers in group A streptococci. III. Plasmid induced switch off effect / A. Totolian [et al.] // Acta pathol. microbial. Scand. SB. – 1984. – № 92. – Р. 65–69.
48. Голубков, В.И. Новый класс криптических плазмид стрептококка группы А и их использование в качестве векторных репликонов / В.И. Голубков, А.А. Тотолян // Молекул. биол. – 1983. – Вып.1. – С. 136–142.
Review
For citations:
Totolian A.A. Modern approaches and technologies in infectious epidemiology (as an example, infections caused by pathogenic streptococci). Journal Infectology. 2012;4(3):88-100. (In Russ.) https://doi.org/10.22625/2072-6732-2012-4-3-88-100
Views:
812
.png)
.png)
Email this article 