Анализ выживаемости холерных вибрионов различных серогрупп при пониженной температуре воды поверхностных водоемов и оптимизация мониторинговых исследований на холеру в субъектах РФ

Введение

Риски завоза холеры из стран, неблагополучных по данной инфекции, на территорию субъектов Российской Федерации (РФ) обусловлены напряжённой эпидемиологической обстановкой в мире. Контаминация холерными вибрионами водных объектов окружающей среды (ООС) свидетельствует о вероятности распространения холеры посредством водного фактора передачи [1]. Сохранение холерных вибрионов во внешней среде зависит от многих факторов, одним из которых является температура воды поверхностных водоёмов. Температура, при которой обнаруживаются холерные вибрионы в водных ООС, по данным разных авторов, часто не совпадает, что может быть объяснено как колебаниями этого показателя, так и различиями методик исследования.¹

Известно, что Vibrio cholerae О1 и nonО1/nonО139 (НАГ-вибрионы) достаточно хорошо приспособлены к существованию в открытых пресноводных и солёных водоёмах как в виде планктонных микроорганизмов, так и в ассоциации с беспозвоночными и позвоночными гидробионтами². Особенно подъём их численности заметен в тёплое время года на фоне повышенной температуры воды и активного размножения фито- и зоопланктона. По данным исследователей, температурным оптимумом является 19,8±0,9 – 25,2±1,1 °С [2]. Вместе с тем, имеются сведения о выделении штаммов патогенных для человека вибрионов из водных объектов при температуре 10 °С [3][4]. В этой связи остаётся не до конца выясненным вопрос о толерантности холерных вибрионов различных серогрупп к более низким температурам воды поверхностных водоёмов в современных условиях, поэтому представляло интерес изучить выделяемость холерного вибриона из водных ООС в зависимости от пониженных температурных условий водоёмов (ниже 15 °С).

Цель исследования — анализ возможности выживания холерных вибрионов в поверхностных водоёмах субъектов РФ в условиях пониженной температуры воды, по сравнению с температурным оптимумом для роста и размножения этих микроорганизмов в объектах окружающей среды.

Материалы и методы

В работе были использованы данные мониторинговых исследований на холеру водных ООС на территории субъектов РФ с 2019 по 2024 гг.

Организацию и проведение исследований, а также выделение и идентификацию холерных вибрионов (с использованием бактериологических, серологических и молекулярно-биологических методов исследований) осуществляли в соответствии с нормативно-методическими документами.^3,4,5 Пробы воды поверхностных водоёмов отбирали еженедельно в соответствии со сроками, установленными в СанПиН 3.3686-21, в период с 2019 по 2022 гг. В 2023 и 2024 гг. были изменены временные рамки начала и окончания плановых мониторинговых исследований на холеру водных ООС на отдельных эпидемически значимых административных территориях РФ.⁶ Отбор проб осуществляли в стационарных точках отбора, закреплённых за субъектами РФ. Кроме того, по эпидпоказаниям проводились исследования и по дополнительным точкам отбора проб.

Статистическую обработку данных исследования проводили с помощью компьютерной программы «STATISTIKA» (StatSoftRussia) и с использованием параметрических методов. Результаты исследований считали достоверными при вероятности безошибочного прогноза р >0,95 или р <0,05.

Результаты

За анализируемый период (2019–2024 гг.) отмечено ежегодное количественное нарастание штаммов, выделенных из водных ООС. Причем, как нетоксигенных культур V. cholerae О1, так и НАГ–вибрионов, а также отмечены единичные выделения токсигенных штаммов V. cholerae О1 (2023 г., 2024 г.) (рис.1) [1][5][6].

Экспериментально установлено, что холерные вибрионы могут обнаруживаться при температуре от 10°С до 42°С. Вместе с тем, по данным, полученным ранее, при проведении масштабных исследований поверхностных водоёмов известны случаи выделения единичных культур холерных вибрионов из водоемов при температуре 2–5 °С [7–10]. Отмечено сохранение V. cholerae во льду до четырёх месяцев [11]. Экспериментальные данные и эмпирические наблюдения свидетельствовали о более выраженной вероятности их обнаружения при температуре воды, начиная с 16 °С. По-видимому, в конце 70-х гг. прошлого столетия это и легло в основу рекомендаций о том, что мониторинг на холеру водных объектов по стационарным точкам отбора проб «начинают в период с мая по ноябрь при достижении температуры воды +16°C и продолжают до стабильного снижения температуры ниже указанного уровня (кратность 1 раз в 10 дней)».⁷ В последующем и в настоящем времени (по действующим СанПиН 3.3686-21) начало мониторинга определяется тем, к какому типу территорий по эпидемическим проявлениям холеры она относится. Однако в дальнейшем, основываясь на дифференциации территории РФ по типам эпидемических проявлений холеры, выяснилось, что определение начала мониторинга по критерию температуры воды может быть сопряжено с «разнобоем» по срокам начала исследований на территориях, относящихся к одному типу.

Полученные результаты свидетельствовали о реальности обнаружения холерных вибрионов О1 и неО1/неО139 серогрупп при температурах воды водоема ниже +15°C на разных территориях РФ в период 2019–2024 гг. (табл. 1).

Диапазон температур водных объектов, из которых были выделены первые штаммы холерных вибрионов на территориях I типа за пятилетний период (2019–2023 гг.) находился в пределах от 4 °С и выше.

В 2024 г. в Ростовской области первый нетоксигенный штамм V. cholerae О1 был выделен при 14 °С, а НАГ-вибрион — при 12 °С, в ДНР и Запорожской области — при 11 °С.

На территории ДНР в 2023 г. выделение НАГ-вибриона отмечалось при 4 °С.

На территориях II типа за пятилетний период (2019–2023 гг.) диапазон минимальной температуры, при которой выделялись НАГи, варьировался от 10 °С до 14 °С, в Приморском крае (II тип) в 2021 и 2022 гг. — 10 °С, в Республике Калмыкия в 2023 г. — 14 °С.

На территориях III типа за пятилетний период (2019–2023 гг.) диапазон температуры, в котором выделялись НАГи, варьировался от 1 °С (Республики Тыва (III В тип) в 2019 г.) и выше: Тверская область (III А тип) в 2019 г. — 5 °С, Республика Бурятия и Воронежская область (III Б тип) в 2020 г. – 8 °С (рис. 2).

Несмотря на то, что температурный оптимум обнаружения холерных вибрионов в поверхностных водоёмах находится в пределах от 19,8±0,9 °С до 25,2±1,1 °С⁸ [2], выявление в воде поверхностных водоёмов НАГ-вибрионов, а тем более нетоксигенных холерных вибрионов О1 серогруппы, при более низких температурах является индикаторным признаком существования условий, которые могут быть благоприятными для V. cholerae О1. Это свидетельствуют о возможности выживания возбудителя холеры в создавшихся условиях водной среды, а также о вероятности распространения инфекции водным путём в случае попадания в водоём токсигенного штамма.

Обсуждение

В плане актуализации данных по влиянию температуры на высеваемость холерных вибрионов по итогам мониторинговых исследований на холеру следует подчеркнуть, что, обладая широким набором факторов персистенции, НАГи способны длительно сохраняться в водоёмах, являясь неотъемлемой частью микрофлоры последних и выдерживая конкуренцию со стороны других микроорганизмов. В определённых условиях НАГи могут выступать в роли этиологических агентов спорадических случаев и даже локальных вспышек острых кишечных инфекций (ОКИ), реже — внекишечных форм заболевания [12][13]. Лишь небольшая часть НАГов способна экспрессировать гены холерного токсина (при их наличии), однако и в этих случаях они не склонны к эпидемическому распространению. На территории РФ, в отличие от эндемичных по холере стран, до настоящего времени не было выделено ни одного токсигенного штамма НАГ-вибрионов, в том числе при отдельных завозах.

НАГи не имеют эпидемической значимости, и их природные популяции обладают крайней гетерогенностью. Отсюда следует, что обнаружение НАГ-вибрионов в водоёмах не требует применения каких-либо профилактических (противоэпидемических) мероприятий. Патогенетический потенциал «отечественных» НАГов реализуется за счёт продукции целого ряда дополнительных факторов, наборы которых существенно варьируют от штамма к штамму [13][14], поэтому выявить связи клинических штаммов НАГ-вибрионов с водными, как правило, не представляется возможным.

Холерные вибрионы О1 серогруппы выделяются из поверхностных водоёмов России, в том числе при температуре ниже 15 °С, но гораздо реже, чем НАГи, и, как правило, это нетоксигенные штаммы, которые также могут сохраняться в водоёмах в течение более или менее продолжительных периодов времени [6][15], поскольку лучше приспособлены к существованию в воде по сравнению с токсигенными. V. cholerae О1, так же, как и НАГи, имеют патогенетический потенциал, но не эпидемический. Токсигенные же штаммы могут появляться в результате заносов с других территорий, но они довольно быстро элиминируются, не вызывая эпидосложнений [16][17]. Популяции нетоксигенных штаммов холерных вибрионов О1 весьма неоднородны, многие из них уже стали «аборигенными», другие возникают в результате заносов. Все они менее конкурентоспособны, чем НАГи, которые при высоких температурах размножаются быстрее и могут доминировать над О1 в количественном отношении.

Токсигенный штамм в 2023 г. был выделен в РФ из водоёма при температуре воды 23 °С, то есть в температурный оптимум, а в 2024 г. — при 18 °С, то есть на нижней границе оптимального температурного диапазона. Относительно токсигенных штаммов холерных вибрионов О1 следует подчеркнуть, что в эксперименте, моделирующем условия водоёмов в эндемичных очагах при температуре выше 22–24 °С, показано, что возбудитель холеры сохранял способность к токсинопродукции в течение девяти месяцев. При низкой температуре (4 °С) происходило ингибирование продукции холерного токсина в течение первого месяца, но это не исключало полностью эпидемическую опасность штамма, находящегося в водоёме [18].

Вместе с тем дифференциация по типам территорий и срокам начала и завершения мониторинговых исследований не везде коррелирует с рисками завоза возбудителя и распространения инфекции водным путём, а также с термочувствительностью холерных вибрионов, которые в последнее время обнаруживаются при более низких температурах, что следует учитывать в комплексе факторов при определении сроков начала мониторинга. Эти данные согласуются с инструктивно-методическим письмом Роспотребнадзора № 02/13275-2024-27 от 01.08.2024 г.⁹

Таким образом, целесообразно более раннее начало и более позднее окончание мониторинга на территориях субъектов РФ. На территориях I типа — с апреля по октябрь один раз в семь календарных дней; на территориях II типа — с мая по октябрь один раз в семь календарных дней. Кроме того, в Краснодарском крае, который в настоящее время относится ко II типу и является курортной зоной с практически круглогодичной высокой миграционной активностью, а значит с повышенным риском завоза холеры, целесообразно начинать исследования в более ранние сроки, как для территорий I типа.

Выводы

1. НАГ-вибрионы и холерные вибрионы О1 серогруппы могут выделяться из поверхностных водоёмов России при температуре воды ниже 15 °С. Холерные вибрионы О1, в основном нетоксигенные, обнаруживаются гораздо реже, чем НАГи.
2. На территории РФ, в отличие от эндемичных по холере стран, до настоящего времени не было выделено ни одного токсигенного штамма НАГ-вибрионов, в том числе при отдельных завозах. НАГи не имеют эпидемической значимости. Их обнаружение в водоёмах не требует проведения профилактических (противоэпидемических) мероприятий.
3. Природные популяции НАГов обладают крайней гетерогенностью, поэтому, как правило, не представляется возможным выявить связи клинических штаммов НАГ-вибрионов с водными.
4. Обнаружение в воде поверхностных водоёмов НАГ-вибрионов, а тем более нетоксигенных холерных вибрионов О1 серогруппы, при более низких температурах является индикаторным признаком существования условий для возможности выживания возбудителя холеры в создавшихся условиях водной среды, а также свидетельствует о вероятности распространения инфекции водным путём в случае попадания в водоём токсигенного штамма.
5. Динамика количественного увеличения штаммов НАГ и холерных вибрионов О1, обнаруживаемых в водных ООС в период 2019–2024 гг., связана с термочувствительностью холерных вибрионов, что свидетельствует об оправданности и целесообразности более раннего начала и более позднего окончания мониторинга водных объектов на холеру на административных территориях РФ I–II типа по эпидемическим проявлениям холеры.