Features of clinical manifestations and laboratory diagnosis of tick-borne relapsing fever caused by Borrelia miyamotoi in the Novosibirsk Region


Krasnova E.I., Savelyeva M.V., Khokhlova N.I., Provorova V.V., Rar V.A., Melnikova O.V., Sabitova Yu.V., Tikunova N.V.

1Novosibirsk State Medical University, Ministry of Health of Russia, Novosibirsk, Russia; 2City Clinical Infectious Diseases Hospital One, Novosibirsk, Russia; 3Institute of Chemical Biology and Fundamental Medicine, Siberian Branch, Russian Academy of Sciences, Novosibirsk, Russia
The clinical manifestations of tick-borne relapsing tick-borne fevers caused by Borrelia miyamotoi in the West Siberian Region remain little understood.
Objective. To verify the diagnosis of borreliosis caused by B. miyamotoi in the dwellers of the Novosibirsk Region and to investigate its clinical and laboratory characteristics.
Materials and methods. 415 patients hospitalized with fever occurring after a tick bite were examined. Hemogram readings and serum biochemical parameters were analyzed. B. miyamotoi DNA from the patients’ blood was revealed by two-round PCR; the results were confirmed by sequencing the detected PCR fragments.
Results. Blood Asian type B. miyamotoi DNA was found in 9.6% of the examinees. The main manifestations of B. miyamotoi infections were fever and symptoms of intoxication in the absence of erythema migrans and signs of nervous system lesion. In borreliosis caused by B. miyamotoi, relative neutrocytosis and a stab shift in the white cell count were noted more frequently than those in Ixodes tick-borne borreliosis (p < 0.05). The increase in the activity of ALT and AST was slightly marked; the mean values of the transaminases were higher than those in the erythemal form of Ixodes tick-borne borreliosis (p < 0.05).
Conclusion. The findings are the basis for including B. miyamotoi test-systems in a set of techniques for screening tick-borne infections.

Боррелиозы – это полиэтиологическая группа спирохетозных инфекций, возбудителями которых являются бактерии рода Borrelia семейства Spirochaetaceae. У человека боррелии вызывают иксодовый клещевой боррелиоз (ИКБ), также называемый лайм-боррелиозом, и возвратный тиф (возвратную лихорадку). Боррелии – возбудители этих двух заболеваний – имеют существенные генетические различия; гомология геномной ДНК составляет от 30 до 44% [1]. Этиологическими агентами ИКБ являются бактерии комплекса Borrelia burgdorferi sensu lato (s.l.), которые, попадая в организм человека при присасывании иксодового клеща, способны вызвать мультисистемное заболевание с широким спектром клинических проявлений [2–4]. Доказано, что возбудителями ИКБ могут быть B. burgdorferi sensu stricto, B. afzelii, B. bavariensis, B. garinii, B. valaisiana, которые широко распространены в зоне умеренного климата Северного полушария и, за исключением B. burgdorferi sensu stricto, встречаются на территории Российской Федерации [5]. Боррелии, вызывающие возвратный тиф, в основном переносятся вшами или аргасовыми клещами [1].

В 1995 г. в Японии в клещах Ixodes persulcatus был обнаружен новый вид боррелий – B. miyamotoi [6], также принадлежащий к группе возбудителей возвратного тифа [7, 8]. Позднее они были найдены в иксодовых клещах, обитающих в Российской Федерации [9–11], европейских странах [12–18] и Северной Америке [19]. Уровень зараженности иксодовых клещей B. miyamotoi варьирует от 1,3 до 15,4% [9, 12, 19, 20].

В 2011 г. опубликованы результаты исследований российских ученых, доказавших способность B. miyamotoi вызывать возвратную лихорадку [21]. Позднее случаи боррелиоза, вызванного B. miyamotoi (БМ), были описаны и другими исследователями [22–26]. При ретроспективном изучении донорской крови в США было установлено, что антитела к маркерам B. miyamotoi (GlpQ-антигену) встречаются приблизительно у 1% людей, причем у больных с диагнозом «лайм-боррелиоз» – в 3,2% случаев, а у лиц, имеющих ассоциированную с присасыванием клеща лихорадку, – в 21% случаев [27]. В некоторых регионах более чем у половины больных безэритемной формой боррелиоза методом ПЦР в крови была выявлена ДНК B. miyamotoi [26].

Случаи заболеваний человека, вызванных B. miyamotoi, в России описаны преимущественно в Европейской части страны и на Урале. Изучение клинических проявлений БМ показало, что в подавляющем большинстве случаев это заболевание протекало с выраженной интоксикацией, без развития эритемы, что существенно затрудняло дифференциальный диагноз с лихорадочной формой клещевого энцефалита [21]. В ходе проспективного изучения клинической картины у 103 больных БМ, госпитализированных в Ижевске в 2010–2014 гг., были установлены поражения внутренних органов: у 25% больных – доброкачественная кардиопатия, у 10% – миокардит, у 60% – синдром цитолиза, у 7% – желтушная форма гепатита, у 10% – признаки бы­стро купировавшейся почечной недостаточности, у 8% – пневмонии, тогда как хроническая форма БМ не выявлена [2]. Другие авторы [24] указывают на возможность затяжного течения БМ у пациентов, не получавших антибактериальной терапии.

Особенности клинических проявлений острого БМ и возможность развития хронической формы заболевания в Западно-Сибирском регионе мало изучены. Кроме того, традиционные тест-системы для выявления иммуноглобулинов класса М (IgM) против возбудителей ИКБ не могут быть использованы для диагностики БМ, что вызывает необходимость разработки адекватных методик для включения в комплекс обследования больных на клещевые инфекции.

Цель исследования – верификация диагноза БМ у жителей Новосибирской области и изучение клинических и лабораторных особенностей этого заболевания.

Материалы и методы

В исследование было включено 415 пациентов старше 16 лет, поступивших в Городскую инфекционную клиническую больницу № 1 Новосибирска в период с апреля по сентябрь в 2015 г. (164 человек) и в 2016 г. (255 человек). Критериями включения пациентов в исследование являлись повышение температуры тела более 37 °С, факт присасывания иксодового клеща в срок до 1,5 мес. перед появлением клинических симптомов, добровольное согласие пациента.

Всем пациентам было проведено комплексное клинико-лабораторное обследование. Оценивали клинические симптомы на догоспитальном этапе и в стационаре, на фоне проводимой антибактериальной терапии (доксициклин перорально 100 мг в сутки или цефтриаксон 2 г в сутки внутримышечно в течение от 5 до 10 дней). Исследование гемограммы проводили с помощью анализатора Hemalite («Dixion», Россия), биохимическое исследование крови (АЛТ, АСТ) – с использованием анализатора LABIO 300 («Mindray», КНР).

Всем пациентам проводили исследование крови на наличие ДНК B. miyamotoi методом ПЦР. Для этого у каждого больного до начала этиотропного лечения было взято по 5 мл крови с использованием пробирок VACUETTE с ЭДТА. Образцы крови центрифугировали при 500 g в течение 10 мин для получения четкой границы между плазмой и эритроцитарной фракцией крови. Затем плазму крови переносили в отдельную пробирку и центрифугировали при 12 000 g в течение 10 мин для осаждения боррелий. Полученные осадки лизировали в 200 мкл буфера, содержащего 4 М гуанидинтиоционат; 0,1 М Tris-HCl pH 6,4; 0,045 М ЭДТА pH 8,0; 1,3% Тритон X-100 при 65°С в течение 10 мин. Из 100 мкл полученного лизата выделяли ДНК с использованием набора «Проба НК» (ДНК-технология, Россия) согласно инструкции производителя. ДНК B. miyamotoi выявляли методом двухраундовой ПЦР в присутствии видоспецифичных праймеров из области p66 и glpQ B. miyamotoi, как описано ранее (табл.1).

Полученные ПЦР-фрагменты составляли 570 н.п. и 425 н.п. соответственно. Результаты подтверждали секвенированием полученных ПЦР-фрагментов. Для определения нуклеотидных последовательностей полученные продукты ПЦР были очищены с использованием GFX Columns («Amersham Biosciences», USA), нуклеотидные последовательности определяли с использованием генетического анализатора ABI PRISM 3500 («Applied Biosystems», СШA) и анализировали с помощью программы BLASTN (http://www.ncbi.nlm.nih.gov/BLAST).

Нукле­отидные последовательности зарегистрированы в базе данных GenBank под номером KU955521 для фрагмента гена p66 и под номером KX024716 – для фрагмента гена glpQ. Дендрограммы строили методом максимального правдоподобия с помощью программы MEGA 6.06.

Всем больным проводили ИФА для выявления IgM к вирусу клещевого энцефалита с помощью тест-системы ВектоВКЭ-IgM («Вектор-Бест», Россия). В более поздние сроки госпитализации (после 21-го дня болезни) выполняли исследование крови на наличие IgM и IgG к боррелиям комплекса B. burgdorferis.l. c помощью ИФА тест-системы ЛаймБест- IgM («Вектор-Бест», Россия).

Статистическую обработку данных проводили, используя программы Statistica 6.0 и MicrosoftOfficeExcel в операционной среде Windows XP. Определяли доли, средние величины исследуемых морфометрических показателей (М) и среднюю ошибку (m). Достоверность различий определяли с помощью непараметрических критериев Манна–Уитни (U-критерий) и Пирсона (χ2). Различия считали значимыми при р < 0,05.

Результаты и обсуждение

На основании результатов специфических методов исследования (ПЦР и ИФА) из 415 больных БМ был верифицирован у 40 человек и ИКБ – у 74. У всех был исключен диагноз «клещевой энцефалит».

Пациенты были разделены на 3 группы. 1-ю группу составили 40 больных БМ, у которых в крови была выявлена ДНК B. miyamotoi при отсутствии в крови антител к В. burgdorferi в ИФА. Для всех положительных образцов B. miyamotoi были отсеквенированы фрагменты гена p66 длиной 514 н.п. и гена glpQ длиной 359 н.п. Все определенные последовательности фрагментов гена p66 были идентичны друг другу и соответствующим последовательностям азиатского типа B. miyamotoi, ранее обнаруженным в клещах I. persulcatus на территории Новосибирской области и в других регионах России. Все определенные последовательности фрагментов гена glpQ также были идентичны друг другу и соответствовали азиатскому типу B. miyamotoi.

Вo 2-ю группу были включены 64 больных с эритемной формой ИКБ, диагностированной на основании клинико-эпидемиологических данных. У 8 из них диагноз был также подтвержден выявлением антител класса IgM и/или IgG к боррелиям в более поздние сроки.

В 3-ю группу были включены 14 пациентов с безэритемной формой ИКБ. У 11 из них диагноз подтвержден выявлениям специфических IgM в крови.

Возраст больных в 1-й группе колебался от 22 до 83 лет (в среднем 51,5 ± 3,3 года), во 2-й – от 16 до 77 лет (в среднем 44,1 ± 5,1 года), в 3-й – от 17 до 87 лет (в среднем 58,5 ± 2,2 года). В 1-й группе преоб­ладали мужчины (62,5%), во 2-й и 3-й они составляли 50 и 35,7% соответственно. У всех пациентов накануне заболевания отмечались присасывания клещей на территории Новосибирской области. Продолжительность инкубационного периода у больных 1-й группы варьировала от 7 до 38 дней, составив в среднем 16,1 ± 1,6 дня, что было сопоставимо с аналогичным показателем у больных 2-й группы (13,6 ± 7,8 дня), но больше, чем в 3-й группе (8,5 ± 1,6 дня) (р < 0,05).

Заболевание у всех пациентов 1-й группы начиналось остро с повышения температуры тела, лихорадка регистрировалась чаще, чем у пациентов других групп (табл. 2). У большинства больных БМ она чаще была высокой (59%) или умеренной (35%), в отличие от больных 2-й группы (р < 0,05), и достоверно не отличалась от показателей больных 3-й группы. Длительность лихорадочного периода в 1-й группе колебалась от 2 до 10 дней и продолжалась больше, чем во 2-й и 3-й группах (р < 0,05). Двухволновая лихорадка наблюдалась у 17,5% больных БМ и не регистрировалась при ИКБ. Вторая волна повышения температуры у больных 1-й группы возникала после 2–3 дней апирексии и характеризовалась кратковременным субфебрилитетом.

Наряду с лихорадкой у большинства пациентов 1-й группы были выявлены проявления интоксикации. Все пациенты отмечали слабость, 70% – головную боль, реже выявлялись миалгии и артралгии. Симптомы интоксикации в 1-й группе регистрировали чаще, чем во 2-й (p < 0,05), тогда как в 3-й группе больные реже отмечали слабость, чем в 1-й (p < 0,05).

Неврологических проявлений в 1-й группе не было зарегистрировано, тогда как в 3-й группе у 1 больного имел место синдром Банноварта.

В гемограмме у 60% больных 1-й группы отмечали нормальное количество лейкоцитов, у 25% больных – лейкопению, у 15% – лейкоцитоз. Средние показатели относительного содержания палочкоядерных и сегментоядерных лейкоцитов у больных 1-й группы были выше, а лимфоцитов и тромобцитов – ниже, чем у больных 2-й и 3-й групп (р < 0,05), (см. табл. 2). Повышение активности трансаминаз выявлено у 74% больных 1-й группы – чаще, чем у больных 2-й группы. Повышение активности АЛТ и АСТ было слабо выражено, средние показатели активности трансаминаз были выше, чем во 2-й группе (p < 0,05) и сопоставимы с показателями пациентов 3-й группы.

Выводы

  1. У лиц, заболевших после присасываня клеща, произошедшего на территории Новосибирской области в эпидемические сезоны 2015 и 2016 гг., выявлено присутствие в крови ДНК B. miyamotoi азиатского типа. Это является основанием для включения в комплекс методик обследования на клещевые инфекции тест-системы для выявления B. miyamotoi.
  2. Основным клиническим проявлением инфекции, вызванной B. miyamotoi, была лихорадка, чаще высокая или умеренная, которая не сопровождалась развитием мигрирующей эритемы и неврологических симптомов. У 17,5% больных лихорадка имела двухволновое течение.
  3. В гемограмме этих больных чаще регистрировали нормоцитоз, нейтрофилез, палочкоядерный сдвиг влево, у 25% больных – лейкопению, у 74% – слабо выраженное повышение уровней трансаминаз.

* * *

Работа выполнена при поддержке Минобрнауки России, проект VI.55.1.1 «Геномика бактериальных и вирусных сообществ».


Literature


1. Barbour A.G., Hayes S.F. Biology of Borrelia species. Microbiol. Rev. 1986; 50(4): 381–400.

2. Wang G., van Dam A.P., Schwartz I., Dankert J. Molecular typing of Borrelia burgdorferi sensu lato: taxonomic, epidemiological, and clinical implications. Clin. Microbiol. Rev. 1999; 12(4): 633–53.

3. Sarksyan D.S. [Iksodid tick-borne borreliosis: the current state of the problem]. Infekcionnye bolezni 2015; 13(2): 61–7. (In Russ.)

4. Halperin J. Chronic Lyme disease: misconceptions and challenges for patient management. Infect. Drug. Resist. 2015; 15(8): 119–28.

5. Mukhacheva T.A., Kovalev S.Y. Multilocus sequence analysis of Borrelia burgdorferi s.l. in Russia. Ticks Tick Borne Dis. 2013; 4(4): 275–9.

6. Fukunaga M., Takahashi Y., Tsuruta Y., Matsushita O., Ralph D., McClelland M., Nakao M. Genetic and phenotypic analysis of Borrelia miyamotoi sp. nov., isolated from the ixodid tick Ixodes persulcatus, the vector for Lyme disease in Japan. Int. J. Syst. Bacteriol. 1995; 45(4): 804–10.

7. Fukunaga M., Koreki Y. The flagellin gene of Borrelia miyamotoi sp. nov. and its phylogenetic relationship among Borrelia species. FEMS Microbiol. Lett. 1995; 134(2–3):255–8.

8. Platonov A.E., Karan L.S., Kolyasnikova N.M., Platonova O.V., Fedorova M.V. [Taxonomic position and genetic diversity of the Borrelia miyamotoi – the causative agent of the ≪new≫ tick-borne borreliosis. In the book: Pokrovsky V.I., ed. Molecular diagnostics – 2010]. V. 2. Moscow: Reklamnoe Agentstvo ≪JejViDzhi≫; 2010: 250–6. (In Russ.)

9. Fomenko N.V., Livanova N.N., Borgoyakov V.Yu., Kozlova I.V., Shulaykina I.V., Pukhovskaya N.M., Tokarevich K.N., Livanov S.G., Doroshchenko E.K., Ivanov L.I. [Identification of Borrelia miyamotoi in ticks Ixodes persulcatus in the territory of Russia]. Parazitologiya 2010; 44(3): 201–11. (In Russ.)

10. Fomenko N.V., Borgoyakov V.Yu., Panov V.V. [Genetic features of Borrelia miyamotoi DNA detected in taiga mites]. Molekulyarnaya Genetika, Mikrobiologiya i Virusologiya 2011; (2): 12–7. (In Russ.)

11. Voytsekhovskaya I.V., Kozlova I.V., Suntsova O.V, Lisak O.V., Doroshchenko E.K., Dzhioev Yu.P. [Circulation of Borrelia miyamotoi in natural foci of the Baikal region]. Izvestiya Irkutskogo gosudarstvennogo universiteta. Seriya: Biologiya. Ekologiya 2014; (8): 56–65. (In Russ.)

12. Wilhelmsson P., Fryland L., Borjesson S., Nordgren J., Bergstrom S., Ernerudh J., Forsberg P., Lindgren P.E. Prevalence and diversity of Borrelia species in ticks that have bitten humans in Sweden. J. Clin. Microbiol. 2010; 48(11): 4169–76.

13. Subramanian G., Sekeyova Z., Raoult D., Mediannikov O. Multiple tick-associated bacteria in Ixodes ricinus from Slovakia. Ticks Tick Borne Dis. 2012; 3(5–6): 406–10.

14. Geller J., Nazarova L., Katargina O., Jarvekulg L., Fomenko N., Golovljova I. Detection and genetic characterization of relapsing fever spirochete Borrelia miyamotoi in Estonian ticks. PLoS One 2012; 7(12): e51914.

15. Cosson J.F., Michelet L., Chotte J., Le Naour E., Cote M., Devillers E., Poulle M.L., Huet D., Galan M., Geller J., Moutailler S., Vayssier-Taussat M. Genetic characterization of the human relapsing fever spirochete Borrelia miyamotoi in vectors and animal reservoirs of Lyme disease spirochetes in France. Parasit. Vectors. 2014; (7): 233.

16. Schreiber C., Krucken J., Beck S., Maaz D., Pachnicke S., Krieger K., Gross M., Kohn B., von Samson-Himmelstjerna G. Pathogens in ticks collected from dogs in Berlin/Brandenburg, Germany. Parasit. Vectors. 2014; (7): 535.

17. Kiewra D., Stańczak J., Richter M. Ixodes ricinus ticks (Acari, Ixodidae) as a vector of Borrelia burgdorferi sensu lato and Borrelia miyamotoi in Lower Silesia, Poland – preliminary study. Ticks Tick Borne Dis. 2014; 5(6): 892–7.

18. Nunes M., Parreira R., Lopes N., Maia C., Carreira T., Sousa C., Faria S., Campino L., Vieira M.L. Molecular identification of Borrelia miyamotoi in Ixodes ricinus from Portugal. Vector Borne Zoonotic. Dis. 2015; 15(8): 515–7.

19. Crowder C.D., Carolan H.E., Rounds M.A., Honig V., Mothes B., Haag H., Nolte O., Luft B.J., Grubhoffer .L, Ecker D.J., Schutzer S.E., Eshoo M.W. Prevalence of Borrelia miyamotoi in Ixodes ticks in Europe and the United States. Emerg. Infect. Dis. 2014; 20(10): 1678–82.

20. Michelet L., Delannoy S., Devillers E., Umhang G., Aspan A., Juremalm M. et al. High-throughput screening of tickborne pathogens in Europe. Front. Cell. Infect. Microbiol. 2014; 29(4): 103.

21. Platonov A.E., Karan L.S., Kolyasnikova N.M., Makhneva N.A., Toporkova M.G., Maleev V.V. et al. Humans infected with relapsing fever spirochete Borrelia miyamotoi, Russia. Emerg. Infect. Dis. 2011; 17(10): 1816–23.

22. Hovius J.W., de Wever B., Sohne M., Brouwer M.C., Coumou J., Wagemakers A., Oei A., Knol H., Narasimhan S., Hodiamont C.J., Jahfari S., Pals S.T., Horlings H.M., Fikrig E., Sprong H., van Oers M.H. A case of meningoencephalitis by the relapsing fever spirochaete Borrelia miyamotoi in Europe. Lancet 2013; 382(9892): 658.

23. Gugliotta J.L., Goethert H.K., Berardi V.P., Telford S.R. Meningoencephalitis from Borrelia miyamotoi in an immunocompromised patient. N. Engl. J. Med. 2013; 368(3): 240–5.

24. Sarksyan D.S., Maleev V.V., Platonov A.E., Malinin O.V. [The case of prolonged flow of tick-borne borreliosis caused by Borrelia miyamotoi]. Infekcionnye bolezni 2013; 11(4): 88–90. (In Russ.).

25. Bagautdinova L.I., Sarksyan D.S., Dudarev M.V., Malinin O.V., Kustarnikov G.K., Shakhov V.I., Malinin I.E. ĖClinical polymorphism of the disease caused by Borrelia miyamotoi]. Prakticheskaya meditsina 2013; 74(5): 125–30. (In Russ.).

26. Gordygina E.V., Borodina Zh.I., Kamenshchikova T.M., Likhacheva T.V., Rakhmatullina S.A. [Borreliaznye recurrent fevers]. Zdorov’e, demografiya, ehkologiya finnougorskikh narodov 2014; (4): 27–33. (In Russ.).

27. Krause P.J., Narasimhan S., Wormser G.P., Rollend L., Fikrig E., Lepore T., Barbour A, Fish D. Human Borrelia miyamotoi infection in the United States. N. Engl. J. Med. 2013; 368: 291–3.


About the Autors


For correspondence: Elena I. Krasnova, e-mail: Krasnova-inf@rambler.ru


Similar Articles


Бионика Медиа