BACKGROUND: The development of new approaches to studying changes in Rickettsia populations is necessary for an objective assessment of the epidemic activity in foci of rickettsioses. The comprehensive application of classical and modern molecular biological methods for the detection and study of rickettsiae has led to the development of an algorithm for the microbiological monitoring of natural foci of tick-borne rickettsioses. This algorithm allows for the identification of both highly virulent strains and genetic variants with reduced virulence within the structure of Rickettsia populations circulating in a specific territory.
AIM: To compare various methods for the detection and identification of tick-borne spotted fever group rickettsiae, and to justify the strategy for applying these methods to assess the structure of Rickettsia populations and natural foci of tick-borne rickettsioses.
METHODS: The following generally accepted research methods were used: zoological and parasitological; epidemiological (retrospective analysis using descriptive and analytical studies); rickettsiological (cultivation of rickettsiae in cell cultures and in bioassays using male guinea pigs); serological (indirect immunofluorescence assay, complement fixation test, enzyme-linked immunosorbent assay); molecular biological (PCR, Sanger sequencing); and statistical. The study was conducted in accordance with the methodological guidelines MU 3.1/4.2.4140-25 “Epidemiological surveillance, laboratory diagnosis, and prevention of tick-borne rickettsioses.” The study materials were: adult ixodid ticks (326 specimens); Rickettsia strains (15 strains of the following species: Rickettsia sibirica, R. slovaca, R. heilongjiangensis, R. conorii, R. raoultii, as well as strains of the ancestral group Candidatus R. tarasevichiae); cell cultures (Vero and HEp-2); and blood sera from patients with tick-borne infections (1116 paired and 314 single blood sera).
RESULTS: Cell culture was used as an additional method for the cultivation of strains of known pathogenic Rickettsia species (R. sibirica, R. heilongjiangensis, R. slovaca) previously isolated in guinea pigs and chicken embryos. This method was also used to study rickettsiae of new genotypes that are uncultivable or poorly cultivable in classical models (R. raoultii, Candidatus R. tarasevichiae). Using cell cultures, whole cell soluble and corpuscular antigens were obtained, which were used to develop Slide Antigen test systems based on enzyme linked immunosorbent assay. Furthermore, whole cell soluble antigens were used to perform serological tests with patients’ sera.
CONCLUSION: Cell culture represents an effective model for the isolation, study, and accumulation of rickettsiae, as well as for the creation of diagnostic preparations. It opens up opportunities to study the geographical distribution of previously known and new Rickettsia species and to assess their role in human pathology.
Обоснование. Разработка новых подходов к изучению изменений в популяциях риккетсий необходима для объективной оценки эпидемической активности очагов риккетсиозов. Комплексное применение классических и современных молекулярно-биологических методов выявления и изучения риккетсий позволило разработать алгоритм микробиологического мониторинга природных очагов клещевых риккетсиозов. Он позволяет выявлять в структуре популяции риккетсий, циркулирующих на определённой территории, как высоковирулентные штаммы, так и геноварианты со сниженной вирулентностью.
Цель исследования. Сопоставление различных методов индикации и идентификации риккетсий группы клещевой пятнистой лихорадки, обоснование тактики применения этих методов для оценки структуры популяций риккетсий и природных очагов клещевых риккетсиозов.
Методы. В работе использовали следующие общепринятые методы исследования: зоолого-паразитологические; эпидемиологические (ретроспективный анализ с использованием описательных и аналитических исследований); риккетсиологические (культивирование риккетсий на культурах клеток, в биопробах на самцах морских свинок); серологические (реакция непрямой иммунофлуоресценции, реакция связывания комплемента, иммуноферментный анализ); молекулярно-биологические (полимеразная цепная реакция, секвенирование по Сэнгеру); статистические. Исследование проводили в соответствии с методическими указаниями МУ 3.1/4.2.4140-25 «Эпидемиологический надзор, лабораторная диагностика и профилактика клещевых риккетсиозов».
Объектами исследования служили: имаго иксодовых клещей (326 экземпляров); штаммы риккетсий (15 штаммов следующих видов риккетсий: Rickettsia sibirica, R. slovaca, R. heilongjiangensis, R. conorii, R. raoultii, а также штаммы предковой группы Candidatus R. tarasevichiae), культуры клеток (Vero и HEp-2); сыворотки крови больных клещевыми инфекциями (1116 парных и 314 одиночных сывороток крови).
Результаты. Культуру клеток применяли как дополнительный метод для культивирования штаммов известных видов патогенных риккетсий (R. sibirica, R. heilongjiangensis, R. slovaca), ранее выделенных на морских свинках и куриных эмбрионах. Этот метод также использовали для изучения риккетсий новых генотипов, не культивируемых или плохо культивируемых на классических моделях (R. raoultii, Candidatus R. tarasevichiae). С помощью клеточных культур получили цельнорастворимые и корпускулярные антигены, которые использовали для разработки тест-систем «Слайд-Антиген» на основе иммуноферментного анализа. Также цельнорастворимые антигены применяли для постановки серологических реакций с сыворотками больных.
Заключение. Культура клеток представляет собой эффективную модель для выделения, изучения и накопления риккетсий, а также для создания диагностических препаратов. Она открывает возможности для изучения географического распространения ранее известных и новых видов риккетсий и оценке их роли в патологии человека.