ЛАБОРАТОРИЯ КИШЕЧНЫХ ИНФЕКЦИЙ

Яковлев Анатолий Александрович,
ведущий научный сотрудник, исполняющая обязанности заведующего лабораторией, доктор медицинских наук.

e-mail: yakovlev-epid@yandex.ru

        Лаборатория организована в 1920 году на базе лаборатории молекулярных основ патогенности бактерий, лаборатории молекулярной эпидемиологии и лаборатории экологии патогенных бактерий.
        Лаборатории молекулярных основ патогенности бактерий была создана в 1985 году. Руководила лабораторией д.м.н., профессор, лауреат Государственной премии СССР, заслуженный деятель науки Российской Федерации Н.Ф. Тимченко. В лаборатории были выполнены комплексные исследования по изучению факторов патогенности Yersinia pseudotuberculosis, обосновано патогенетическое значение психрофильности этого микроба в развитии дальневосточной скарлатиноподобной лихорадки (ДСЛ) – нового клинико-эпидемического проявления псевдотуберкулеза, установлено что возбудитель ДСЛ является особым клоном Y. рseudotuberculosis, имеющим определенный плазмидный профиль pVM82, pYV 48 MDa, сиквенстип (2ST) и 1­й аллель гена yadA, который определяет высокую эпидемичность штаммов возбудителя болезни.
        Лабораторией молекулярной эпидемиологии, созданной в 1986 году на базе лаборатории эпидемиологии иерсиниозов, руководил д.м.н., профессор, лауреат Государственной премии СССР Ф.Н.Шубин Начиная с 1980-х годов, в Институте, впервые в России, стали проводиться молекулярно-генетические исследования возбудителя псевдотуберкулеза, которые внесли вклад в развитие нового научного направления — молекулярной эпидемиологии. Теоретические положения позволили разработать и внедрить на территории Сибири и Дальнего Востока технологию централизованного микробиологического молекулярно-генетического мониторинга за сальмонеллами, открывающую перспективу для централизованного слежения за возбудителями бактериальных инфекций на территории Российской Федерации.
        Лаборатория экологии патогенных бактерий организована в 1989 г. Первым руководителем лаборатории был академик РАМН Георгий Павлович Сомов, определивший путь к развитию учения о сапрозоонозах. Под его руководством было развернуто новое направление исследований — изучение экологии внеорганизменных популяций возбудителей сапрозоонозов. Значительный вклад в развитие этого направления был внесен в результате изучения дальневосточной скарлатиноподобной лихорадки(ДСЛ) в НИИ эпидемиологии и микробиологии СО РАМН (ныне ФГБНУ «НИИ эпидемиологии и микробиологии им. Г.П. Сомова» Роспотребнадзора). Комплексное исследование (клиническое, бактериологическое, эпидемиологическое, иммунологическое, биохимическое, генетическое, патоморфологическое) по специально разработанной программе позволило подтвердить возможность и закономерность размножения факультативных паразитов во внешней среде и ее объектах, выявить молекулярно-биологические и биохимические механизмы их высокой устойчивости и пластичности, разработать теорию психрофильности бактерий. В 1989 году за цикл исследований по проблеме псевдотуберкулеза группе ведущих сотрудников института (Г.П. Сомов, Н.Н. Беседнова, М.Ф. Дзадзиева, Т.Н. Варвашевич, Н.Ф. Тимченко. Г.Д. Серов, А.М. Королюк, Ф.Н. Шубин, а также работавшим с ними в комплексе Г.В. Ющенко и М.А. Борисовой) была присуждена Государственная премия СССР.
        В настоящее время усилия лаборатории сосредоточены на исследовании адаптационных стратегий саморегуляции возбудителей сапронозов (образование биопленок, спор, некультивируемых форм и др.). Эти стратегии обеспечивают не только высокую экологическую пластичность микроорганизмов-сапрофитов, но и возможность сохранения в условиях влияния многочисленных факторов окружающей среды.
        Возбудители сапронозов, переходя в некультивируемое состояние, получают возможность длительного существования во внешней среде, вне теплокровного организма. При этом неактивные клетки сохраняют свой патогенный потенциал и при наступлении благоприятных условий вновь трансформируются в вегетативные формы.
        Переход в покоящееся состояние является одним из основных механизмов, обеспечивающих сохранение патогенных бактерий в почвах и водоемах на протяжении межэпизоотических и межэпидемических периодов – как сезонных, так и многолетних. Совокупность процессов циркуляции возбудителей сапронозов в биоценозах окружающей среды и их резервации в покоящихся формах (споровой или некультивируемой) служит экологической основой энзоотий и эндемий данных инфекций, в том числе при стойком укоренении возбудителей на новых территориях (акваториях) с формированием вторичных очагов.

Направления научных исследований

        Экология возбудителей сапронозных инфекций в наземных и морских биоценозах Дальнего Востока (в соответствии с Отраслевой программой Роспотребнадзора п.1.3 «Инфекции желудочно-кишечного тракта, вызываемые патогенными и условно-патогенными микроорганизмами. Исследование микробиома человека при инфекционных болезнях и соматической патологии. Инфекции, связанные с оказанием медицинской помощи»).

• Изучение циркуляции возбудителей сапронозных инфекций в окружающей среде и популяциях потенциальных хозяев в наземной, почвенной, пресноводной и морской биоте.
• Верификация способности возбудителей сапронозных инфекций сохраняться в альгобактериальных матах дальневосточных морей.
• Изучение возможности горизонтального переноса генов между морскими микроорганизмами и возбудителями сапронозных инфекций.
• Изучение влияния факторов окружающей среды на формирование некультивируемых форм возбудителей сапронозных инфекций.
• Исследование молекулярных механизмов, регулирующих переход возбудителей сапронозных инфекций в дормантное состояние и реверсию к вегетативной форме. Выявление биохимических маркёров дормантности.
• Совершенствование методов лабораторной диагностики и профилактики сапронозов, а также индикации и идентификации их возбудителей.
• Изучение антибактериальной активности и механизмов действия биологически активных веществ из наземной и морской биоты Дальнего востока.
• Совершенствование эпидемиологического надзора и технологий комплексного мониторинга природных очагов сапронозных инфекций с целью прогнозирования их активности.
• Совершенствование методов идентификации токсинов морского происхождения и их продуцентов.

Основные научные результаты (2021-2023 гг.)

        Выполнены исследования по изучению адаптационных стратегий саморегуляции возбудителей сапронозов (образование биопленок, некультивируемых (дормантных) форм), обеспечивающих возможность их сохранения в морских экосистемах.
        Pазработана лабораторная модель формирования субпопуляции устойчивых форм бактерий для изучения механизмов анабиотической адаптации бактерий, основанная на имитировании многолетнего воздействия неблагоприятных условий внешней среды на микроорганизмы.
        Разработана и апробирована динамическая модель формирования бактериальных биопленок в морской воде с регулируемой имитацией морского течения, позволяющая изменять абиотические условия.
        Установлена способность Listeria monocytogenes и Yersinia pseudotuberculosis сохранять жизнеспособность и формировать моно- и поливидовые биопленки в условиях долговременного нахождения в искусственной морской среде при + 6°С без добавления питательных веществ.
        Получены доказательства реверсии некультивируемых клеток возбудителя Y. pseudotuberculosis, сформировавшихся в результате 10-летнего хранения в условиях гипоксии, дефицита питательных веществ и низкой температуры,  индуцирующих развитие псевдотуберкулезной инфекции  в теплокровном организме  (последовательное развитие клинических признаков заболевания, специфические изменения метаболизма в клетках врожденного иммунитета, иммуноморфологические изменения защитного характера в клетках органов-мишеней).
        Показана возможность реверсии к вегетативной форме дормантных S. Enteritidis, сформировавшихся в морской воде в течение 30 дней при комнатной температуре и воздействии разреженного солнечного света, в организме перорально зараженных неинбредных мышей.
        Установлена возможность существования возбудителей сапронозов Y. pseudotuberculosis и L. monocytogenes на биотических поверхностях – каллусах культурных и лечебный растений, которые используются в качестве сырья для фармакологических компаний и прописей народной медицины.
        Значение полученных данных связано с доказательством  способности патогенных микроорганизмов к формированию как моно-, так и бикультуральных биопленок, имеющих  ключевое значение для длительного существования смешанных сообществ патогенных бактерий в природных экосистемах, где преобладают конкурентные взаимодействия.
        Выполнены исследования по оценке межвидовых конкурентных взаимодействий патогенных бактерий и морских бактерий. Для динамического изучения межклеточных взаимодействий между различными таксонами бактерий использована современная биотехнология совместного культивирования. Доказана возможность горизонтального переноса факторов вирулентности (гиалуронидазной, протеолитической и гемолитической активности) от патогенных энтеробактерий (Y. pseudotuberculosis и L. monocytogenes) к морским сапротрофным бактериям с системой секреции III типа (T3SS) в поликультуральной биопленке.
        Разработана технология получения микробиологической агарозы из морской водоросли Ahnfeltia tobuchiensis для использования в качестве основы при приготовлении питательных сред для культивирования бактерий.
        Полученные результаты вносят вклад в формирование представлений о биологическом значении внутривидовых и межвидовых взаимодействий прокариот в сохранении микробной популяции, эпидемиологической значимости и потенциальной опасности антропогенного загрязнения морских экосистем и роли прибрежных морских экосистем как возможного резервуара возбудителей инфекционных заболеваний.
        Проведена оценка генетической гетерогенности S. Enteritidis в Сибири на Дальнем Востоке на основе данных плазмидного спектра.

Основные публикации (2019-2024 гг.)

• Еськова А.И., Яковлев А.А., Обухова В.С., Бынина М.П., Ким А.В., Щелканов М.Ю. Межвидовое взаимодействие бактерий Listeria monocytogenes, Yersinia pseudotuberculosis и морских сапрофитов при долговременном культивировании в биопленках // Бюллетень экспериментальной биологии и медицины. 2024;177(2):225-229.
• Eskova A.I., Andryukov B.G., Yakovlev A.A., Kim A.V., Ponomareva A.L., Obuhova V.S. Horizontal transfer of virulence factors by pathogenic Enterobacteria to marine saprotrophic bacteria during co-cultivation in biofilm // BioTech. 2022;11:17. DOI: https://doi.org/10.3390/biotech11020017. WOS Q2
• Kuznetsova T.A., Andryukov B.G., Besednova N.N. Modern aspects of burn injury immunopathogenesis and prognostic immunobiochemical markers // BioTech. 2022;11:18. DOI: https://doi.org/10.3390/biotech11020026. WOS Q2
• Andryukov B.G., Besednova N.N., Kuznetsova T.A., Fedyanina L.N. Laboratory-based resources for COVID-19 diagnostics: traditional tools and novel technologies. A perspective of personalized medicine // J Pers Med. 2021;11(1):42. DOI: https://doi.org/10.3390/jpm11010042. WOS Q1
• Andryukov B.G., Kuznetsova T.N., Besednova N.N., Zaporozhets T.S., Ermakova S.P., Zvyagintseva T.N., Chingizova E.A., Gazha A.K., Smolina T.P. Sulfated polysaccharides from marine algae as a basis of modern biotechnoloies for creating wound dressings: current achievements and future prospects // Biomedcines. 2020;8:301. DOI: https://doi.org/10.3390/biomedicines8090301. WOS Q1
• Besednova N.N., Andryukov B.G., Zaporozhets T.S., Kryzhanovsky S.P., Kuznetsova T.A., Fedyanina L.N., Makarenkova I.D., Zvyagintseva T.N. Algae polyphenolic compounds and modern antibacterial strategies: current achievements and immediate prospects // Biomedicines. 2020;8(9). DOI: https://doi.org/10.3390/biomedicines8090342. WOS Q1
• Andryukov B.G., Besednova N.N., Romashko R.V., Zaporozhets T.S., Efimov T.A. Label-Free Biosensors for Laboratory Based Diagnostics of Infections: Current Achievements and New Trends // Biosensors. 2020;10:11-34. DOI: https://doi.org/10.3390/bios10020011. Scopus Q1
• Kuznetsova T.A., Andryukov B.G., Besednova N.N., Zaporozhets T.S., Kalinin A.V., Marine algae polysaccharides as basis for wound dressings, drug delivery, and tissue engineering: A Review // Journal of Marine Science and Engineering. 2020;8(7):481. DOI: https://doi.org/10.3390/jmse8070481. WOS Q2
• Andryukov B.G., Mikhailov V.V., Besednova N.N. The biotechnological potential of secondary metabolites from marine bacteria // Journal of marine Science and Engineering. 2019;7:176-186. DOI: https://doi.org/10.3390/jmse7060176. WOS Q2
• Eskova A.I., Andryukov B.G., Yakovlev A.A., Kim A.V., Ponomareva A.L., Obuhova V.S. Horizontal transfer of virulence factors by pathogenic Enterobacteria to marine saprotrophic bacteria during co-cultivation in biofilm // BioTech. 2022;11:17. DOI: https://doi.org/10.3390/biotech11020017. WOS Q2
• Somova L.M., Antonenko F.F., Timchenko N.F., Lyapun I.N. Far Eastern Scarlet-Like Fever is a special clinical and epidemic manifestation of Yersinia pseudotuberculosis Infection in Russia // Pathogens. 2020;9:436. DOI: https://doi.org/10.3390/pathogens9060436. WOS Q1
• Wu Y., Hu Q., Dehinwal R., Rakov A.V., Grams N., Clemens E.C., Hofmann J., Okeke I.N., Schifferli D.M. The not so good, the bad and the ugly: differential bacterial adhesion and invasion mediated by salmonella pagn allelic variants // Microorganisms. 2020;8:489. DOI: https://doi.org/10.3390/microorganisms8040489. WOS Q1
• Rakov A.V., Mastriani E., Liu S.-L., Schifferli D.M. Association of Salmonella virulence factor alleles with intestinal and invasive serovars // BMC Genomics. 2019;20:429. DOI: https://doi.org/10.1186/s12864-019-5809-8. WOS Q2

Монографии

• Сомов Г.П., Беседнова Н.Н., Дзадзиева М.Ф., Тимченко Н.Ф. Иммунология псевдотуберкулеза. Новосибирск, Наука, 1985.
• Сомов Г.П., Варвашевич Т.Н., Тимченко Н.Ф. Психрофильность патогенных бактерий.- Новосибирск, Наука,1989.
• Тимченко Н.Ф., Недашковская Е.П., Долматова Л.С., Сомова-Исачкова Л.М. Токсины Yersiniapseudotuberculosis. — Владивосток, ОАО «Примполиграфкомбинат», 2004.
• Андрюков Б.Г. Молекулярные основы специфических механизмов адаптации патогенных бактерий / Б.Г. Андрюков, С.П. Крыжановский, Н.Н. Беседнова – Владивосток: Дальнаука, 2021. – 311 с.
• Somova, L.M. The Ultrastructure of Pathogenic Bacteria under Different Ecological Conditions / L.M. Somova – United Kingdom (UK): Cambridge Scholars Publishing, 2020. – 203 p.
• Андрюков, Б.Г. Биологическая и химическая безопасность / Б.Г. Андрюков, Н.Н. Беседнова, А.В. Калинин, Т.С. Запорожец, В.Н. Котельников, С.П. Крыжановский, Л.И. Соколова – Владивосток: Дальнаука, 2019. – 480 с.
• Сомова, Л.М. Псевдотуберкулёз (клинико-морфологические аспекты) / Л.М. Сомова, Ф.Ф. Антоненко – Москва: Наука, 2019. – 328 с. DOI: 10.7868/9785020407664.

Докторские диссертации

• Тимченко Н. Ф. Патогенетическое значение психрофильности Yersinia pseudotuberculos: Ленинград,1989.
• Шубин Ф.Н. Экологические и молекулярно-генетических аспекты эпидемиологии псевдотуберкулеза: Москва, 1993.
• Бузолева Л.С. «Адаптация патогенных бактерий к абиотическим факторам окружающей среды»: Владивосток, 2001.
• Зайцева Е. А. «Система анализа микробиологических и молекулярно-генетичес-ких маркеров для выявления высоковирулентных штаммов Listeriamonocytogenes»: Москва, 2010.

Кандидатские диссертации

• Венедиктов В. С. Влияние температуры культивирования на биологические свойства псевдотуберкулезного микроба: Владивосток,1988.
• Беседнов А. Л. Термостабильный токсин Yersinia pseudotuberculosis и разработка на его основе видоспецифических препаратов: Владивосток, 1993.
• Разник С. Д. Характеристика биологического действия термостабильного токсина Yersinia pseudotruberculosis: Владивосток, 1999.
• Андрюков Б. Г. Родо- и видоспецифические белки Yersinia pseudotuberculosis, их использование для конструирования диагностических препаратов,1999.
• Логвиненко А. А. Влияние термостабильного токсина Yersinia pseudotuberculosis на иммунную систему (экспериментальные исследования): Владивосток, 2000.
• Павлинич С.Н. Экспериментальное обоснование применения низкомолекулярной ДНК из молок лососевых рыб и напитков на натуральной основе с низкомолекулярной ДНК при псевдотуберкулезе: Владивосток, 2006.
• Персиянова Е.В. Характеристика взаимоотношений Yersiniapseudotuberculosis с растительными клетками: Владивосток, 2008.
• Багрянцев В.Н. Эпидемиология псевдотуберкулеза на Крайнем Севере Дальнего Востока: Ленинград, 1987.
• Китаев В.М. Плазмидный анализ Yersinia pseudotuberculosis и его применение для характеристики популяции микроба и микробиологического мониторинг: Владивосток, 1993.
• Зайцева Е.А. Экспериментальное обоснование клинического применения фторхинолонов при лечении псевдотуберкулезной инфекции: Владивосток, 1998.
• Раков А.В. Микробиолого-клинические параллели при сальмонеллезной инфекции:  Владивосток, 2003.
• Ковальчук Н.А. Плазмидные характеристики различных сероваров сальмонелл и их применение в системе микробиологического мониторинга при сальмонеллезе: Владивосток, 2004.
• Кузнецова Н.А. Молекулярная эпидемиология сальмонеллеза, вызванного Salmonella enteritidis, в Приморском крае: Владивосток, 2006. 
• Бузолева Л.С. Бифазные бентонитовые среды для диагностики кишечных инфекций:  Владивосток, 1990.
• Беленева И.А. Психрофильность Listeria monocytogenes и ее эколого-эпидемиологическое значение: Владивосток, 1996.
• Кузьмин А.В. Микробиологические и эпидемиологические особенности псевдотуберкулеза в Приморском крае в современный период: Владивосток, 1997.
• Терехова В.Е. Микробиологические аспекты экологии листерий в морской среде: Владивосток, 2002.
• Сидоренко М.Л. Влияние абиотических и биотических факторов почвенных экосистем на рост и размножение патогенной микрофлоры: Владивосток, 2004.
• Исаченко А.С. Ультраструктурная адаптация внеорганизменных популяций патогенных бактерий к условиям естественной и модельной экосистем: Владивосток, 2004
• Цветкова Н. Б. «Влияние факторов среды на биологические свойства Listeria monocytogenes, контаминирующих пищевые продукты: Владивосток, 2011.