Первая находка эмерджентного патогена Escherichia marmotae в Арктике

Актуальность. Escherichia marmotae представляет собой недавно описанный вид эшерихий, расцениваемый в качестве нового зоонозного патогена. Особенности географического распространения этого микроорганизма среди диких животных и его геномное разнообразие в настоящее время изучены недостаточно. Цель. Определение патогенного потенциала штамма Escherichia marmotae 16guk, выделенного из зоогенного материала на острове Гукера (Архангельская область, архипелаг Земля Франца-Иосифа) и его филогенетических взаимоотношений с ранее описанными штаммами различного происхождения. Материалы и методы. Штамм Escherichia marmotae 16guk выделен из фекалий песца (Vulpes lagopus) вблизи птичьего базара. Патогенный потенциал штамма определялся на основании данных геномного секвенирования с использованием технологии Illumina, оценки среднелетальной дозы при внутрибрюшинном введении мышам и фенотипа антибиотикорезистентности диско-диффузионным методом. Для определения филогенетического положения описываемого штамма в общей структуре популяции микроорганизма были использованы данные полногеномного секвенирования, депонированные в NCBI GeneBank. Филогеномный анализ проводился на основе матрицы расстояний однонуклеотидных полиморфизмов в «коровом» геноме в программе Parsnp. Результаты и обсуждение. Штамм характеризуется невысокой вирулентностью при тестировании на мышах (LD50 составила 1,3*109 к.о.е.), располагает устойчивостью к ампициллину и гентамицину. В структуре генома выявлен ряд факторов патогенности, который включает сидерофоры энтеробактинового и аэробактинового оперонов, характерные для экстраинтестинальных штаммов эшерихий гены фимбрий I типа, гены ворсинок амилоидоподобного белка (curli) и капсулярные гены, а также оперон факторов инвазии ibeABC. Резистом представлен генами бета-лактамазы blaEC15 и генами эффлюкс-помпы acrAD-tolC. По результатам филогеномного анализа изучаемый штамм обнаруживает наибольшее сходство со штаммами, выделенными в Новой Зеландии и Германии среди диких птиц и животных (кабанов). Сходство геномов штаммов, распространенных в дистантных географических регионах, и выделение штамма 16guk в пределах орнитогенной экосистем может быть интерпретировано как результат распространения E. marmotae с перелетными птицами. Выводы. Обнаружение на одной из наиболее отдаленных арктических территорий штамма Escherichia marmotae 16guk демонстрирует возможность появления и циркуляции на островных территориях высокоширотной Арктики штаммов энтеробактерий с существенным патогенным потенциалом, что актуализирует необходимость проведения систематических мониторинговых исследований в арктическом регионе.

1. Ali S, Alsayeqh AF. Review of major meat-borne zoonotic bacterial pathogens. Front Public Health 2022 10:1045599. doi: 10.3389/fpubh.2022.1045599

2. Yousef HMY, Hashad ME, Osman KM, et al. Surveillance of Escherichia coli in different types of chicken and duck hatcheries: one health outlook. Poult Sci. 2023;102(12):103108. doi: 10.1016/j.psj.2023.103108

3. Gomes TAT, Ooka T, Hernandes RT, et al. Escherichia albertii Pathogenesis. EcoSal Plus. 2020;9(1):10.1128/ecosalplus.ESP-0015-2019. doi: 10.1128/ecosalplus.ESP-0015-2019

4. Shah A, Alam S, Kabir M, et al. Migratory birds as the vehicle of transmission of multi drug resistant extended spectrum β lactamase producing Escherichia fergusonii, an emerging zoonotic pathogen. Saudi J Biol Sci. 2022;29(5):3167–3176. doi: 10.1016/j.sjbs.2022.01.057

5. Liu S, Jin D, Lan R, et al. Escherichia marmotae sp. nov., isolated from faeces of Marmota himalayana. Int J Syst Evol Microbiol. 2015;65(7):2130–2134. doi:10.1099/ijs.0.000228

6. Liu S, Feng J, Pu J, et al. Genomic and molecular characterisation of Escherichia marmotae from wild rodents in Qinghai-Tibet plateau as a potential pathogen. Sci Rep. 2019;9(1):10619. doi: 10.1038/s41598-019-46831-3

7. Sivertsen A, Dyrhovden R, Tellevik MG, et al. Escherichia marmotae-a Human Pathogen Easily Misidentified as Escherichia coli. Microbiol Spectr. 2022;10(2):e0203521. doi: 10.1128/spectrum.02035-21

8. European Convention for the Protection of Vertebrate Animals used for Experimental and other Scientific Purposes (ETS No. 123). Доступно на/Available at: https://rm.coe.int/168007a67b. Accessed: 8 Jun 2024.

9. Cieza RJ, Hu J, Ross BN, et al. The IbeA invasin of adherent-invasive Escherichia coli mediates interaction with intestinal epithelia and macrophages. Infect Immun. 2015;83(5):1904–18. doi: 10.1128/IAI.03003-14.

10. Biggs PJ, Moinet M, Rogers LE, et al. Draft genome sequences of Escherichia spp. isolates from New Zealand environmental sources. Microbiol Resour Announc. 2024;13(3):e0100723. doi:10.1128/mra.01007-23

11. Zhurilov PA, Andriyanov PA, Tutrina AI, et al. Characterization and comparative analysis of the Escherichia marmotae M-12 isolate from bank vole (Myodes glareolus). Sci Rep. 2023;13(1):13949. doi: 10.1038/s41598-023-41223-0

12. Carbonell Ellgutter JA, Ehrich D, Killengreen ST, et al. Dietary variation in Icelandic arctic fox (Vulpes lagopus) over a period of 30 years assessed through stable isotopes. Oecologia. 2020;192(2):403–414. doi: 10.1007/s00442-019-04580-0.