Идентификация капсульного типа штаммов P. multocida фенотипическими методами в сравнении с методом мультиплексной ПЦР

Актуальность. Пастереллез (pasteurellosis) – группа зоонозных инфекционных болезней, вызываемых Pasteurella multocida. По антигенному составу P. multocida разделена на пять серогрупп (A, B, D, F и Е). Патогенные и вирулентные свойства различных серогрупп и серотипов возбудителя у различных видов животных колеблются в широких пределах и являются маркером для определения их роли в развитии болезни. Типирование штаммов P. multocida по капсульным группам является важным условием для комплексной оценки эпизоотической ситуации, в том числе для решения вопроса о специфической профилактике болезни.

Методы. В работе использовали 82 штамма P. multocida из коллекции ФГБУ «ВГНКИ», выделенных в разные годы от различных животных. Фенотипическое типирование штаммов пастерелл по капсульным группам по Картеру проводили в тесте на выявление гиалуроновой кислоты в капсуле пастерелл и по типу реакции в трипафлавиновой пробе. Штаммы, дающие положительную реакцию с гиалуронидазой стафилококка, относили к капсульной группе А. Если испытуемая культура не относилась к группе А, но была положительной при исследовании в трипафлавиновой пробе, ее относили к капсульной группе D.

Результаты. Установлены несовпадения результатов фенотипического типирования штаммов пастерелл по капсульным группам и методом ПЦР. Не совпали результаты типирования между ПЦР и типированием по Картеру по капсульной группе А в отношении 25 штаммов, по капсульной группе D в отношении 5 штаммов и по капсульной группе В в отношении 5 штаммов. Количество нетипируемых или сомнительных по фенотипическим свойствам штаммов пастерелл составило 29,73%, нетипируемых методом ПЦР – 2,46%. Гиалуронидазный и акрифлавиновые тесты, в отличие от метода ПЦР, не дают возможности для типирования пастерелл групп E и F.

1. Душук Р.В. Респираторные болезни свиней. Москва: Колос. 1982; 242–250.

2. Панин А.Н., Душук Р.В. Пастереллез животных. Ветеринария. 2012; 6: 3–8.

3. Wilkie I., Harper M., Boyce J., Adler B. Pasteurella multocida: diseases and pathogenesis. Curr Top Microbiol Immunol. 2012; 361: 1–22. doi:10.1007/82-2012-216

4. Glisson J.R., Saif Y.M., Fadly A.M., McDougald L.R., Nolan L.K., Swayne D.E. Diseases of Poultry. Wiley–Blackwell 12th edition. 2008; 1352: 739–758.ISBN 978-0813807188

5. Harper M., Boyce J.D., Adler B. Pasteurella multocida pathogenesis: 125 years after Pasteur. FEMS Microbiology Letters. 2006; 265(1): 1–10. https://doi.org/10.1111/j.1574-6968.2006.00442.x

6. Колосов A.A. Пастереллезы животных, принципы контроля их эпизоотических процессов. РАСХН. ГНУ ИЭВСиДВ. 2007; 206. eLIBRARY ID: 19511423. EDN: QKZENL

7. Arashima Y., Kumasaka K. Pasteurellosis as zoonosis. Intern Med. 2005; 44(7): 692–693. https://doi.org/10.2169/internalmedicine.44.692

8. OIE. Manual of Diagnostic Tests and Vaccines for Terrestrial Animals. World Organization for Animal Health. 2021; 1343. https://www.oie.int/en/what-we-do/standards/codes-and-manuals/terrestrial-manual-online-access

9. Biberstein E.L, Hirsh D.C. Pasteurella. Veterinary Microbiology. 1999; 135.

10. Орынбаев М., Султанкулова К., Сансызбай А., Рыстаева Р., Шораева К., Намет А. Биологическая характеристика Pasteurella multocida, присутствующей в популяции сайгака. БМС Микробиол. 2019; 19(1): 37. doi:10.1186/s12866-019-407-9

11. Baalsrud K.J. Atrophic rhinitis in goats in Norway. Vet Rec. 1987; 121(15): 350–353. doi:10.1136/vr.121.15.350

12. Джупина С.И., Колосов А.А. Особенности эпизоотологии, клинического проявления и диагностики пастереллеза сельскохозяйственных животных в Новосибирской области. 1984; 15–22.

13. Шегидевич Э.А. Роль пастерелл в респираторной патологии овец и крупного рогатого скота Автореферат диссертации д-ра вет. наук. 1993; 52.

14. Liu H., Zhao Z., Xi X., Xue Q., Long T., Xue Y. Occurrence of Pasteurella multocida among pigs with respiratory disease in China between 2011 and 2015. Ir Vet J. 2017; 70: 2. doi:10.1186/s13620-016-0080-7

15. Ewers C., Lübke-Becker A., Bethe A., Kiebling S., Filter M., Wieler L.H. Virulence genotype of Pasteurella multocida strains isolated from different hosts with various disease status. Vet Microbiol. 2006; 114(3-4): 304–317. doi:10.1016/j.vetmic.2005.12.012

16. Ewers C., Lübke-Becker A., Wieler L.H. Pasteurella: insights into the virulence determinants of a heterogenous bacterial type. Berl Munch Tierarztl Wochenschr. 2004; 117(9-10): 367–386. PMID: 15495927

17. Лях Ю.Г., Крот Л.А. Патологоанатомическая картина при пастереллезе, вызванном Pasterella multocida сероваров А и D. Ученые записки. Витебская государственная академия ветеринарной медицины. 2006; 42(2-2): 145–147.

18. Boyce J.D., Adler B. The capsule is a virulence determinant in the pathogenesis of Pasteurella multocida M1404 (B:2). Infection and Immunity. 2000; 68: 3463–3468. doi:10.1128/IAI.68.6.3463-3468.2000

19. Ochi Y. Studies on hemorrhagic septicemia organisms, especially on their variability. 4 Reports. J. Jap. Soc. Vet. Sci. I–III: 1931; 1: 331–366; IV; 1933; 1: 47–52; V: 1933; 1: 185–199.

20. Carter G.R. The type specific capsular antigen of Pasteurella multocida. Canadian Journal of Medical Sciences. 1952; 30(1): 48–53. doi:10.1139/cjms52-008

21. Carter G.R. Studies on Pasteurella multocida I.A haemagglutination test for the identification of serological types. Am J. Vet Res. 1955; 16: 481–484. PMID:13238757

22. Carter G.R., Annau E. Isolation of capsular polysaccharides from colonial variants of Pasteurella multocida. Am J. Vet Res. 1953; 14: 475–478. PMID:13065665

23. Carter G.R. Some characteristics of type A strains of Pasteurella multocida. Brit Vet J. 1958; 114: 356, 357.

24. Carter G.R., Rundell S.W. Identification of type A strains of Pasteurella multocida using staphylococcal hyaluronidase. Veterinary Records. 1975; 96: 343. doi:10.1136/vr.96.15.343

25. Pandit K.K., Smith J.E. Capsular hyaluronic acid in Pasteurella multocida type A and its counterpart in type D. Res Vet Sci. 1993; 1: 20–24. doi:10.1016/0034-5288(93)90005-z

26. Carter G.R., Subronto P. Identification of type D strains of Pasteurella multocida using acriflavine. Am J. Vet Res. 1973; 34: 293–295. PMID:4685553

27. Watt J.M., Swiatlo E., Wade M.M., Champlin F.R. Regulation of capsule biosynthesis in serotype A strains of Pasteurella multocida. FEMS Microbiol Lett. 2003; 225: 9–14. eLIBRARY ID: 4702436 doi: 10.1016/S0378-1097(03)00437-3

28. DeAngelis P.L., Gunay N.S., Toida T., Mao W.J., Linhardt R.J. Identification of the capsular polysaccharides of type D and F Pasteurella multocida as unmodified heparin and chondroitin, respectively. Carbohydr Res. 2002; 337(17): 1547–1552. doi:10.1016/s0008-6215(02)00219-7

29. Boyce J.D., Chung J.Y., Adler B. Pasteurella multocida capsule: composition, function and genetics. J. Biotechnol. 2000; 83(1-2): 153–160. doi:10.1016/s0168-1656(00)00309-6

30. Chung J.Y., Wilkie I., Boyce J.D., Townsend K.M., Frost A.J. Role of capsule in the pathogenesis of fowl cholera caused by Pasteurella multocida serogroup A. Infect Immun. 2001; 69: 2487–2492. doi:10.1128/IAI.69.4.2487-2492.2001

31. Hotchkiss E.J., Hodgson J.C., Lainson F.A., Zadoks R.N. Multilocus sequence typing of a global collection of Pasteurella multocida isolates from cattle and other host species demonstrates niche association. BMC Microbiol. 2011; 11: 115. doi:10.1186/1471-2180-11-115

32. Shivachandra S.B., Viswas K.N., Kumar A.A. A review of hemorrhagic septicemia in cattle and buffalo. Anim Heal Res Rev. 2011; 12: 67–82. doi:10.1017/S146625231100003X

33. Breen D., Schonell M., Au T., Reiss-Levy E. Pasteurella multocida: a case report of bacteremic pneumonia and 10-year laboratory review. Pathology. 2000; 32(2): 152, 153. https://doi.org/10.1080/003130200104448

34. De Alwis M.C. Haemorrhagic Septicaemia, ACIAR Monograph No. 57. Australian Center for International Agricultural Research: Canberra, Australia. 1999.

35. Kabeta T., Fikadu T., Zenebe T., Kebede G. Review on the Pneumonic Pasteurellosis of Cattle. Acad. J. Anim. Dis. 2015; 4(3): 177–184. doi:10.5829/idosi.ajad.2015.4.3.9674

36. Kumar A.A., Shivachandra S.B., Biswas A., Singh V.P., Srivastava S.K. Prevalent serotypes of Pasteurella multocida isolated from different animal and avian species in India. Veterinary Research Communications. 2004; 28: 657–667. https://doi.org/10.1023/B:VERC.0000045959.36513.e9

37. Dabo S.M., Taylor J.D., Confer A.W. Pasteurella multocida and bovine respiratory disease. Anim Health Res Rev. 2007; 8(2): 129–150. https://doi.org/10.1017/S1466252307001399

38. Blanco-Viera F.J., Trigo F.J., Jaramillo-Meza L., Aguilar-Romero F. Serotypes of Pasteurella multocida and Pasteurella haemolytica isolated from pneumonic lesions in cattle and sheep from México. Rev Latinoam Microbiol. 1995; 37: 121–126.

39. Heddieston K.L., Gallagher J.E., Rebers P.A. Fowl cholera: Gel diffusion precipitin test for sero-typing Pasteurella multocida from avian species. Avian Diseases. 1972; 16: 925–936.

40. Christensen J.P., Bisgaard M. Fowl cholera. Rev Sci Tech. 2000; 19(2): 626–637.

41. Davies R.L., MacCorquodale R., Caffrey B. Diversity of avian Pasteurella multocida strains based on capsular PCR typing and variation of the OmpA and OmpH outer membrane proteins. Vet Microbiol. 2003; 91(2-3): 169–182. https://doi.org/10.1016/S0378-1135(02)00300-0

42. Rhoades K.R., Rimler R.B. Capsular Groups of Pasteurella multocida Isolated from Avian Hosts. Avian Diseases. 1987; 31(4): 895–898.

43. Ross R.F. Pasteurella multocida and its role in porcine pneumonia. Anim Health Res Rev. 2006; 7(1-2): 13–29. https://doi.org/10.1017/S1466252307001211

44. Притулин П.И. Инфекционный атрофический ринит. Болезни свиней. Москва: Колос. 1970; 50.

45. Sakano T., Taneda A., Okada M., Ono M., Hayashi Y., Sato S. Toxigenic type A Pasteurella multocida as a causative agent of nasal turbinate atrophy in swine. J. Vet Med Sci. 1992; 54: 403–407. https://doi.org/10.1292/jvms.54.403

46. Pors S.E., Hansen M.S., Bisgaard M., Jensen H.E. Occurrence and associated lesions of Pasteurella multocida in porcine bronchopneumonia. Vet. Microbiol. 2011; 150: 160–166. https://doi.org/10.1016/j.vetmic.2011.01.005

47. Davies R.L., MacCorquodale R., Baillie S., Caffrey B. Characterization and comparison of Pasteurella multocida strains associated with porcine pneumonia and atrophic rhinitis. J. Med Microbiol. 2003; 52(1): 59–67. https://doi.org/10.1099/jmm.0.05019-0

48. Bethe A., Wieler L.H., Selbitz H.J., Ewers C. Genetic diversity of porcine Pasteurella multocida strains from the respiratory tract of healthy and diseased swine. Vet. Microbiol. 2009; 139: 97–105. https://doi.org/10.1016/j.vetmic.2009.04.027

49. Blackall P.J., Pahoff J.L., Bowles R. Phenotypic characterisation of Pasteurella multocida isolates from Australian pigs. Vet. Microbiol. 1997; 57: 355–356. https://doi.org/10.1016/S0378-1135(97)00111-9

50. Kim J., Kim J.W., Oh SI. et al. Characterisation of Pasteurella multocida isolates from pigs with pneumonia in Korea. BMC Vet Res. 2019; 15: 119. https://doi.org/10.1186/s12917-019-1861-5

51. Varga Z., Sellyei B., Magyar T. Phenotypic and genotypic characterisation of Pasteurella multocida strains isolated from pigs in Hungary. Acta Vet. Hung. 2007; 55: 425–434. https://doi.org/10.1556/avet.55.2007.4.2

52. Peng Z., Wang H., Liang W., Chen Y., Tang X., Chen H. et al. A casule/lipopolysaccharide/MLST genotype D/L6/ST11 of Pasteurella multocida is likely to be strongly associated with swine respiratory disease in China. Arch. Microbiol. 2018; 200: 107–118. https://doi.org/10.1007/s00203-017-1421-y

53. Tang X., Zhao Z., Hu J., Wu B., Cai X., He Q. et al. Isolation, antimicrobial resistance, and virulence genes of Pasteurella multocida strains from swine in China. J. Clin. Microbiol. 2009; 47: 951–958. https://doi.org/10.1128/JCM.02029-08

54. Liu H., Zhao Z., Xi X., Xue Q., Long T., Xue Y. Occurrence of Pasteurella multocida among pigs with respiratory disease in China between 2011 and 2015. Ir. Vet. J. 2017; 70: 2. https://doi.org/10.1186/s13620-016-0080-7

55. Prudnikov V.S., Dolzhenkov V.A. Rhinitis of pigs (distribution, pathomorphology, diagnostics). Scientific notes of the UO VGAVM. 2017; 53(3): 71–74. https://repo.vsavm.by/handle/123456789/2332

56. Chengappa M.M., Myers R.C., Carter G.R. Capsular and somatic types of Pasteurella multocida from rabbits. Can J. Comp Med. 1982; 46(4): 437–439. PMID:6816462; PMC1320313

57. Lu Y.S., Pakes S.P., Stefanu C. Capsular and somatic serotypes of Pasteurella multocida isolates recovered from healthy and diseased rabbits in Texas. J. Clin Microbiol. 1983; 18(2): 292–295. https://doi.org/10.1128/jcm.18.2.292-295.1983

58. Jaqlic Z., Kucerova Z., Nedbalcova K., Hlozek P., Bartos M. Identification of Pasteurella multocida serogroup F isolates in rabbits. J. Vet Med B Infect Dis Vet Public Health. 2004; 51: 467–469. PubMed https://doi.org/10.1111/j.1439-0450.2004.00807

59. Catry B., Chiers K., Schwarz S., Kehrenberg C. Fatal peritonitis caused by Pasteurella multocida capsular type F in calves. J. Clin Microbiol. 2005; 43(3): 1480–1483. https://doi.org/10.1186/1746-6148-8-26

60. Методические указания по лабораторной диагностике пастереллезов животных и птиц (утв. 20.08.1992 № 22-7/82 Главным управлением ветеринарии МСХ РФ). Режим доступа: http://www.garant.ru/

61. May B.J., Zhang Q., Li L.L., Paustian M.L., Whittam T.S., Kapur V. Complete genomic sequence of Pasteurella multocida, Pm70. Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 2001; 98: 3460–3465. https://doi.org/10.1073/pnas.051634598

62. Wilson B.A., Hо M. Pasteurella multocida: from zoonosis to celular microbiology. Clin Microbiol Rev. 2013; 26: 631–655. https://doi.org/10.1128/CMR.00024-13

63. Gautam R., Kumar A.A., Singh V.P., Singh V.P., Dutta T.K., Shivachandra S.B. Specific identification of Pasteurella multocida serogroup A isolates by PCR assay. Res Vet Sci. 2004; 76: 179–185. https://doi.org/10.1016/j.rvsc.2003.10.005

64. Townsend K.M., Frost A.J., Lee C.W., Papadimitriou J.M., Dawkins H.J. Development of PCR assays for species- and type-specific identification of Pasteurella multocida isolates. J. Clin Microbiol. 1998; 36: 1096–1100. https://doi.org/10.1128/JCM.36.4.1096-1100.1998

65. Arumugam N.D., Ajam N., Blackall P.J., Asiah N.M., Ramlan M., Maria J., Yuslan S., Thong K.L. Capsular serotyping of Pasteurella multocida from various animal hosts – a comparison of phenotypic and genotypic methods. Trop Biomed. 2011; 28: 55–63. https://doi.org/10.1590/1516-635x160231-36

66. Furian T.Q., Borges K.A., Pilatti R.M., Almeida C., do Nascimento V.P., Salle C.T.P., de S. Moraes H.L. Identification of the capsule type of Pasteurella multocida isolates from cases of fowl cholera by multiplex PCR and comparison with phenotypic methods. Braz. J. Poultry Sci. 2014; 16(2): 31–36. https://doi.org/10.1590/1516-635x160231-36

67. Brogden K.A., Packer R.A. Comparison of Pasteurella multocida serotyping systems. Am J. Vet Res. 1979; 40(9): 1332–1335. PMID:118694