Dynamics of ticks’ infection with a tick-borne encephalitis virus in some areas of Kirov Region

Cover Page

Cite item

Abstract

In this research we studied the dynamics of infestation of ticks with European and Siberian isoforms of tick of tick-borne encephalitis virus collected from 2007 to 2016 from vegetation cover, domestic animals and clothes in Kirov, Kirovo-Chepetsk, Orychevsky, Zuevsky, Slobodsky and Turinsky districts of Kirov Oblast. All collected samples were analyzed for the presence of tick-borne encephalitis virus in them. The virus isoforms were detected by reverse transcription - polymerase chain reaction (RT-PCR). The analysis revealed the dynamics of the percentage of ticks infected with isoforms of tick-borne encephalitis virus. In the central regions, which share common borders, it was revealed the coincidence of the peaks of infection with the European isoform virus, but further studies are needed to determine the periodicity. It was also noted that for some areas, the maximum peak of infection and the increase in the time between peaks are characteristic. A low percentage of contamination in the territory of Kirov city could be associated with treatment with acaricides. Since 2011, in the Kirov region, there have been cases of ticks infected with tick-borne encephalitis virus from the Siberian isoform. Every year there is an intensive penetration of the Siberian isoform westward through the territory of the Kirov Region. Periodicity of peaks is approximately 3 years.

Full Text

Актуальность исследований

Клещевой энцефалит - вирусное природно-очаговое трансмиссивное заболевание, характеризующееся поражениями оболочек серого и белого веществ головного и спинного мозга ЦНС, а также корешков спинномозговых нервов и периферических нервов, что приводит к развитию парезов и параличей. Заболевание может привести к стойким неврологическим, психиатрическим осложнениям и летальному исходу [1]. Возбудителем инфекции является вирус клещевого энцефалита.

Вирус клещевого энцефалита - РНК-содержащий вирус рода Flavivirus семейства Flaviviridae. Относится в экологической группе арбовирусов и переносится в основном клещами рода Ixodes [2]. На данный момент вирус представлен тремя изоформами: дальневосточной, сибирской и европейской [3]. Согласно исследованиям, в основном в Европе вирусом клещевого энцефалита инфицированы клещи вида Ixodes ricinus. Однако на территории Российской Федерации данный вирус выявляется также у клещей вида Ixodes persulcatus [4]. Кроме того, наблюдается рост количества клещей вида Dermacentor reticulatus, в организмах которых также обнаружен вирус клещевого энцефалита [5; 6].

Хотя изоформы вируса клещевого энцефалита географически преобладают в районах, соответствующих названиям изоформ, они постепенно появляются в других регионах. Например, сибирская изоформа встречается на территории Финляндии, Прибалтики и европейской части России, дальневосточная изоформа обнаружена также в европейской части России. Таким образом, с каждым годом границы ареалов клещей, а вместе с ним и ареалов инфекции, размываются и расширяются. Это касается многих регионов страны, в том числе Кировской области [7; 8].

Целью работы является изучение динамики процента зараженности клещей изоформами вируса клещевого энцефалита в различных районах Кировской области в период с 2007 по 2016 гг.

Материалы и методы исследования

Сбор клещей проводили с растительного покрова на движущегося учетчика и флаг или волокушу из вафельной ткани размером 60×100 см [9], а также вручную с одежды людей и домашних животных (собак, кошек).

Идентификацию клещей, выделенных из природных источников, проводили по определительным таблицам Н.А. Филипповой [10].

Выделение РНК

Суммарные нуклеиновые кислоты экстрагировали с помощью гуанидинтиоизоцианатного метода [11] из клещей, фиксированных в 70% этиловом спирте.

Анализ на наличие генома вируса клещевого энцефалита

Исследование нуклеиновых кислот, выделенных из клещей, проводили с использованием обратной транскрипции-полимеразной цепной реакции (ОТ-ПЦР). Для проведения реакции обратной транскрипции был использован праймер: TBEV-R 5’-ctc-atg-ttc-agg-ccc-aac-ca-3’ [12].

Для амплификации использовали следующие пары праймеров:

Для Европейской изоформы:

TBEV-E(F) 5’-aca-ccg-gag-act-atg-ttg-ccg-ca-3’;

TBEV-E(R) 5’-ccg-ttg-gaa-ggt-gtt-ca-ct-3';

Для Сибирской изоформы:

TBEV-S(F) 5' -g(g/t)g-gat-gtg-tca-cga-tca-ct-3';

TBEV-S(R) 5' -gc(c/t)-gt(c/t)-gga-agg-tgt-tcc-aga-3' [12].

Состав реакционной смеси для ПЦР: 0,5 мкл пробы (50 нг), однократный буфер для ПЦР без магния («Sybenzyme»), 3 мМ MgCl2, 200 мкмоль смеси дезоксинуклеозидтрифосфатов («Sybenzyme»), прямой и обратный праймеры по 10 пмоль каждого («Syntol»), 1,25 ед. а. Taq-полимеразы («Sybenzyme»), вода до конечного объема 10 мкл.

Условия ПЦР: 1 цикл денатурации - 94°C, 5 мин.; 40 циклов - 94°C, 30 сек.; 57°C, 30 сек. и 72°C, 30 сек.; 1 цикл достройки - 72°C, 5 мин. Продукты амплификации разделяли в 6% нативном полиакриламидном геле, который окрашивали бромистым этидием [11].

Результаты и обсуждение

В период с 2007 по 2016 гг. было исследовано 1376 клещей из 27 районов Кировской области. Для анализа выбраны только районы, в которых клещей собирали более трех лет. К таким районам относятся Зуевский, Кирово-Чепецкий, Оричевский, Слободской, Тужинский районы и город Киров. Районы расположены таким образом, что г. Киров граничит с Оричевским, Кирово-Чепецким и Слободским районами, Кирово-Чепецкий район имеет общие границы с г. Кировом, Оричевским, Слободским и Зуевским районами, Зуевский район граничит с Кирово-Чепецким и Слободским районами. Тужинский район расположен на юго-западе области обособленно от остальных районов.

На территории города Кирова и в Кирово-Чепецком районе сбор клещей проводился с 2007 по 2016 г. В Оричевском районе сбор проводился с 2007 по 2011 гг. и с 2013 по 2016 гг. При этом в окрестностях города Кирова было собрано 342 клеща, в Кирово-Чепецком районе - 80, в Оричевском - 128 клещей. В период с 2009 по 2015 гг. сбор проводился на территории Тужинского района, с 2011 по 2016 гг. - в Слободском районе. В Зуевском районе клещей собирали с 2009 по 2016 гг., за исключением 2010 и 2014 гг. Количество собранных в этих районах клещей 97, 82 и 58 соответственно. Все образцы клещей были проанализированы на зараженность европейской и сибирской изоформами вируса клещевого энцефалита.

На территории Кирова наблюдаются 3 пика зараженности европейской изоформой вируса (рис. 1). В 2009 году процент зараженности составил 4,8%, в 2011 году - 14,3% и в 2016 году - 4,6%. При этом наблюдается постепенное расширение пиков и увеличение времени между ними. Низкий процент зараженности возможно связан с обработкой территории акарицидами.

 

 

Рисунок 1 – Динамика процента зараженности клещей европейской изоформой вируса клещевого энцефалита в г. Кирове, Кирово-Чепецком, Оричевском, Зуевском, Слободском и Тужинском районах

 

В Оричевском районе наблюдаются 2 пика зараженности: в 2009 году (33,3%) и в 2016 году (25%). Для первого пика характерно расширение: зараженность клещевым энцефалитом фиксировалась с 2007 по 2011 гг. с максимальным значением в 2009 г.

В Кирово-Чепецком районе наблюдаются 2 пика с большим периодом в 2009 году (18,2%) и в 2016 году (20,8%). Совпадение пиков зараженности в Оричевском и Кирово-Чепецком районах связано с наличием общей протяженной границы.

В Зуевском районе наблюдаются 3 пика: в 2009 (10%), в 2012 (29,4%) и в 2016 гг. (100%).

В Слободском районе выделятся 2 пика: в 2011 (17,4%) и в 2016 году (26,7%). Эти пики соотносятся с пиками 2011 и 2016 гг. в г. Кирове и в 2012 и 2016 гг. в Зуевском районе. С этими районами Слободской район имеет общие границы.

В Тужинском районе до 2013 года не было выявлено случаев заражения клещей европейской изоформой клещевого энцефалита. Это связано с тем, что в этом районе в основном были собраны клещи вида Dermacentor reticulatus, которые имеют более низкий процент зараженности, чем Ixodes persulcatus [15]. Однако наблюдается постепенное увеличение процента зараженности. Пики зараженности достаточно узкие и частые (2013 год - 11,1%, 2015 год - 6,25%).

Таким образом, динамика зараженности европейской изоформой вируса клещевого энцефалита имеет вид пиков. Период появления пиков колеблется от 3 до 6 лет.

Сибирская изоформа вируса клещевого энцефалита являлась нехарактерной для Кировской области, поэтому до 2011 года она не обнаруживалась.

В Оричевском, Зуевском и Слободском районах пики зараженности появляются раньше, чем в других районах (рис. 2). Появление сибирской изоформы может объясняться тем, что эти районы расположены восточнее всех изучаемых районов.

 

 

Рисунок 2 – Динамика процента зараженности клещей сибирской изоформой вируса клещевого энцефалита в г. Кирове, Кирово-Чепецком, Оричевском, Зуевском, Слободском и Тужинском районах

 

Позднее сибирская изоформа появляется в г. Кирове, Кирово-Чепецком и самом западном Тужинском районе, что свидетельствует о постепенном проникновении изоформы на всей территории области.

Таким образом, первый пик приходится на 2011-2012 гг. В этот период зараженность клещей сибирской изоформой составила 16,7% в Оричевском районе (2011 г.), 17,6% в Зуевском (2012 г.) и 30,4% и 100% в Слободском районе в 2011 и 2012 гг. соответственно. Второй пик приходится на 2015 г. процент зараженности в этом году составил 8,3% в Кирово-Чепецком районе, 18,2% - в Оричевском, 50% - в Зуевском и 38,5% - в Слободском. В Тужинском районе сибирская изоформа вируса появляется в 2014 и 2015 гг., процент зараженности составил 8,3% и 12,5%. Также с 2015 г. эта изоформа появляется на территории города Кирова. Максимальное значение процента зараженности составило 6,9% (2016 г.).

Период возрастания частоты зараженности составляет примерно 3 года.

Установленные пики зараженности клещей вирусом энцефалита совпадают с данными центра Роспотребнадзора о динамике показателей заболеваемости населения клещевым энцефалитом в изучаемых районах области [16].

Выводы

В результате проведенных исследований установлена динамика процента клещей, зараженных вирусом клещевого энцефалита. Динамика зараженности европейской изоформой вируса характеризуется периодичностью, которая частично совпадает в районах, имеющих общие границы. Эта динамика имеет вид пиков, период которых колеблется от 3 до 6 лет. С 2011 года в Кировской области наблюдаются случаи заражения клещей сибирской изоформой вируса. Период возрастания частоты зараженности составляет примерно 3 года. На распространение этой изоформы на территории региона указывает обнаружение ее в западных районах области в последнее время.

×

About the authors

Ekaterina Andreevna Bessolitsyna

Vyatka State University

Author for correspondence.
Email: bess2000@mail.ru

candidate of biological sciences, associate professor of Microbiology Department

Russian Federation

Elena Vasil’evna Nozdrina

Vyatka State University

Email: lena_nozdrina@mail.ru

student of Institute of Biology and Biotechnology

Russian Federation

Stanislav Alexandrovich Volkov

Vyatka State University

Email: volkov210691@mail.ru

postgraduate student of Microbiology Department

Russian Federation

References

  1. Lindquist L., Vapalahti O. Tick-borne encephalitis // Lancet. 2008. V. 371, №5. P. 1861-1871.
  2. Казанцев А.П., Матковский В.С. Справочник по инфекционным болезням. М.: Медицина, 1985. 184 с.
  3. Токаревич К.Н. Важнейшие инфекционные болезни, общие для животных и человека. Л.: Медицина, 1979. 221 с.
  4. Randolph S.E. Tick ecology: processes and patterns behind the epidemiological risk posed by ixodid ticks as vectors // Parasitology. 2004. V. 129 Suppl. P. 37-65.
  5. Столбова Ф.С., Бердинских И.С. Осенняя активность клещей рода Dermacentor Koch. на юго-западе Кировской области // Проблемы биомониторинга и биоиндикации: сб. мат-лов VIII всерос. науч.-практ. конф. Киров; 2010. Ч. 2. С. 17-21.
  6. Biernat В., Karbowiak G., Werszko J., Stanzak J. Prevalence of tick-borne encephalitis virus (TBEV) RNA in Dermacentor reticulatus ticks from natural and urban environment, Poland // Exp Appl Acarol. 2014. V. 64. P. 543-551.
  7. Tonteri E., Jääskeläinen A.E., Tikkakoski T., Voutilainen L., Niemimaa J., Henttonen H., Vaheri A., Vapalahti O. Tick-borne encephalitis virus in wild rodents in winter, Finland, 2008-2009 // Emerg Infect Dis. 2011. V. 17. P. 72-75.
  8. Юрченко О.А., Виноград Н.А., Дубина Д.А. Молекулярно-генетическая характеристика вируса клещевого энцефалита в Крыму // Вопросы вирусологии. 2012. Т. 57, № 3. C. 40-44.
  9. Иерусалимский А.П. Клещевой энцефалит. Руководство для врачей. Новосибирск, 2001. 359 с.
  10. Филиппова Н.А. Таежный клещ Ixodes persulcatus Schulze (Acrania, Ixodidae): морфология, систематика, экология, медицинское значение. Л.: Наука, 1985, Т. 1, 352 с.
  11. Sambrook J., Fritch T., Maniatis T. Molecular cloning: a laboratory manual. NY: Cold Spring Harbor Laboratory Press, 1989.
  12. Ruzek D., St`astna H., Kopecky J., Golovljova I., Grubhoffer L. Rapid subtyping of tick-borne encephalitis virus isolates using multiplex RT-PCR // J. Virol. Met. 2007. Vol. 144. P. 133-137.
  13. Пышкин В.Б., Евстафьев И.Л., Евстафьев А.И. К экологии и биоразнообразию рода Dermacentor Koch., иксодиофауны Крыма (Acrania, Ixodidae) // Экосистемы Крыма, их оптимизация и охрана. 2006. С. 30-35.
  14. Sahai H., Anwer Khurshid H. On analysis of epidemiological data involving A 2X2 contingency table: an overview of fisher’s exact test and yates’ correction for continuity // Journal Biopharm. Stat. 1995. V. 1, №1. P. 43-70.
  15. Бессолицына Е.А., Волков С.А., Столбова Ф.С., Дармов И.В. Анализ зараженности клещей вирусом клещевого энцефалита на территории Кировской области // Инфекция и иммунитет. 2014. Т. 4, № 3. С. 275-278.
  16. Управление федеральной службы по надзору в сфере защиты прав потребителей и благополучия человека по Кировской области [Электронный ресурс] // http://43.rospotrebnadzor.ru.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. Figure 1 - The dynamics of the percentage of European isoform of tick-borne encephalitis virus in Kirov, Kirovo-Chepetsk, Orichevsk, Zuevsk, Slobodsk and Tuzhinsk districts

Download (32KB)
2. Figure 2 - Dynamics of ticks infection rate by Siberian isoform of tick-borne encephalitis virus in Kirov, Kirovo-Chepetsk, Orichevsk, Zuevsk, Slobodsk and Tuzhinsk districts

Download (34KB)

Copyright (c) 2017 Bessolitsyna E.A., Nozdrina E.V., Volkov S.A.

Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.

This website uses cookies

You consent to our cookies if you continue to use our website.

About Cookies