BackgroundRussian Republic of Karelia is located at the Russian-Finnish border. It contains most of the historical Karelia land inhabited with autochthonous Karels and more recently migrated Russians. Although tuberculosis (TB) incidence in Karelia is decreasing, it remains high (45.8/100 000 in 2014) with the rate of multi-drug resistance (MDR) among newly diagnosed TB patients reaching 46.5 %. The study aimed to genetically characterize Mycobacterium tuberculosis isolates obtained at different time points from TB patients from Karelia to gain insight into the phylogeographic specificity of the circulating genotypes and to assess trends in evolution of drug resistant subpopulations.MethodsThe sample included 150 M. tuberculosis isolates: 78 isolated in 2013–2014 (“new” collection) and 72 isolated in 2006 (“old” collection). Drug susceptibility testing was done by the method of absolute concentrations. Spoligotyping was used to test genotype-specific markers of a Latin-American-Mediterranean (LAM) family and its sublineages as well as a Beijing B0/W148-cluster.ResultsThe largest spoligotypes were SIT1 (Beijing family, n = 42) and SIT40 (T family, n = 5). Beijing family was the largest (n = 43) followed by T (n = 11), Ural (n = 10) and LAM (n = 8). Successful Russian clone, Beijing В0/W148, was identified in 15 (34.9 %) of 43 Beijing isolates; all В0/W148 isolates were drug-resistant. Seven of 8 LAM isolates belonged to the RD115/LAM-RUS branch, 1 - to the LAM RD174/RD-Rio sublineage. MDR was found in Beijing (32/43), Ural (3/10), and LAM (3/8). In contrast, all T isolates were pansusceptible. Comparison of drug resistant subgroups of the new and old collections showed an increasing prevalence of the B0/W148 clonal cluster, from 18.0 % (mainly polyresistant) in 2006 to 32.6 % in 2014 (mainly MDR and pre-XDR). The West–east increasing gradient is observed for the Ural genotype that may be defined a ‘Russian’ strain. In contrast, the spoligotype SIT40 of the T family appears to be a historical Karelian strain.ConclusionsCirculation of the MDR M. tuberculosis isolates of the Beijing genotype and its B0/W148 cluster continues to critically influence the current situation with the MDR-TB control in northwestern Russia including the Republic of Karelia. Revealed phylogeographic patterns of some genotypes reflect a complex demographic history of Karelia within the course of the 20th century.

No abstract

No abstract

Mycobacterium tuberculosis strains of the early ancient sublineage of the Beijing genotype are mostly drug susceptible and mainly circulate in East Asia. We have recently discovered two clusters of this sublineage emerging in the Asian part of Russia (VNTR-defined 1071-32 and 14717-15 types) and, to our surprise, both were strongly MDR/XDR-associated. Here, we evaluated their pathogenic features. The clinical isolates and reference laboratory strain H37Rv were investigated in the C57BL/6 mouse model to assess their virulence and lethality properties. The BACTEC MGIT 960 system was used to study the in vitro growth characteristics. In the murine model, strains 396 (14717-15-cluster, from Buryatia, Far East) and 6691 (1071-32-cluster, from Omsk, Siberia) demonstrated contrasting properties. The 396-infected group had significantly higher mortality, more weight loss, higher bacterial burden, and more severe lung pathology. Furthermore, compared to the previously published data on other Russian epidemic Beijing strains (B0/W148, CAO, Central Asian Russian), strain 396 demonstrated the highest mortality. Under the in vitro growth experiment, cluster 14717-15 isolates had significantly shorter lag-phase. To conclude, low-virulent MDR strain 6691 belongs to the Beijing 1071-32-cluster widespread across FSU countries but at low prevalence. This corresponds to common expectation that multiple drug resistance mutations reduce fitness and virulence. In contrast, highly lethal and hypervirulent MDR strain 396 represents an intriguing Beijing 14717-15 cluster predominant only in Buryatia, Far East (16%), sporadically found beyond it, but not forming clusters of transmission. Further in-depth study of this most virulent Russian Beijing cluster is warranted.

Резюме. В Калининградской области за последние десять лет заболеваемость туберкулезом существенно сни-зилась (с 134/100 000 в 2006 г. до 50,6/100 000 в 2015 г.), однако по-прежнему превышает средний показатель по Северо-Западному федеральному округу -40,7/100 000. Учитывая увеличение удельного веса первичной множественной лекарственной устойчивости (МЛУ) возбудителя с 23,9% в 2010 г. до 30,5% в 2015 г., целью на-стоящего исследования был анализ современной структуры популяции Mycobacterium tuberculosis в Калинин-градской области и оценка тенденций ее изменения в пространственно-временном контексте. Было изучено 73 изолята M. tuberculosis, выделенных от впервые выявленных больных туберкулезом легких в 2015 г. Лекар-ственная устойчивость (ЛУ) выявлена у 46 (63,0%) штаммов M. tuberculosis, из них 32 (43,8%) обладали муль-тирезистентностью. Установлена принадлежность к генотипу Beijing 46 (63,0%) из 73 штаммов M. tuberculosis. Доля кластера В0/W148 генотипа Beijing составила 19,2% (14 из 73). Сполиготипирование 27 штаммов nonBeijing M. tuberculosis позволило выделить 15 сполиготипов 5 генетических семейств -Т, LAM, Ural, S, X. Около половины (16; 51,6%) штаммов non-Beijing были представлены сполиготипами -SIT42, SIT53, SIT262, SIT444. В гетерогенной группе Т превалировали преимущественно лекарственно чувст вительные штаммы сполиготипа SIT53. Более половины (55,6%) штаммов генотипа LAM проявляли ЛУ. Семейство Ural было ма-лочисленно (5,5%) и включало в себя штаммы M. tuberculosis, сполиготипы которых хорошо известны в Рос-сии -SIT35 и SIT262, так и один новый, ранее не встречавшийся. МЛУ статистически значимо была связана с генотипом Beijing: 56,5% против 25,9% у штаммов прочих генотипов (суммарно) (P = 0,0134). При этом все 14 штаммов эпидемиологически и клинически значимого кластера В0/W148 были мультирезистентными. Доля МЛУ штаммов генотипа Beijing существенно не изменилась: в 2006 г. -61,3%, в 2015 г. -56,5% (P = 0,6773). Однако расширился спектр лекарственной устойчивости к противотуберкулезным препаратам пер-вого ряда: если ранее большинство (78,9%) МЛУ штаммов дополнительно проявляли устойчивость лишь к стрептомицину, то в настоящем исследовании 72,0% МЛУ штаммов были устойчивы к стрептомицину, этамбутолу и пиразинамиду. Доля МЛУ штаммов non-Beijing составила 25,9%, что существенно выше анало-гичного показателя 2006 г. -2,2% (P = 0,0124). Сравнительно меньшая доля штаммов генотипа Beijing (50%) обнаружена у больных туберкулезом, проживающих на побережье Балтийского моря, регионе с относи-тельно благополучной социально-экономической ситуацией и более высоким качеством жизни населения. Адрес для переписки:Вязовая Анна Александровна 197101, Россия, Санкт-Петербург, ул. Мира, 14, ФБУН НИИ эпидемиологии и микробиологии им. Пастера.