Анализ динамики выделения штаммов холерных вибрионов из объектов окружающей среды на территории Российской Федерации с 1989 по 2016 гг. с помощью авторской ГИС

Автор: Левченко Д.А., Кругликов В.Д., Архангельская И.В., Ежова М.И.

Журнал: Вестник Пермского университета. Серия: Биология @vestnik-psu-bio

Статья в выпуске: 1, 2017 года.

Бесплатный доступ

Результаты проведенного корреляционного анализа позволяют предположить, что количество культур холерных вибрионов, изолированных из объектов окружающей среды, возрастает с увеличением числа субъектов РФ, вовлеченных в эпидпроцесс. На примере Ростовской обл. была установлена прямая связь между средней квартальной летней температурой воздуха и количеством выделенных штаммов холерных вибрионов, что подчеркивает важность мони-торинговых исследований объектов окружающей среды.

Холерный вибрион, корреляционный анализ, окружающая среда

Короткий адрес: https://sciup.org/147204806

IDR: 147204806

Текст научной статьи Анализ динамики выделения штаммов холерных вибрионов из объектов окружающей среды на территории Российской Федерации с 1989 по 2016 гг. с помощью авторской ГИС

Ежегодное выделение штаммов холерных вибрионов из водных объектов окружающей среды указывает на необходимость выявления потенциальных и реальных рисков контаминации V. cholerae и устранения указанных рисков [Онищенко и др., 2016]. Для объективной оценки эпидешу ащт на территории России важное значение имеют мониторинговые исследования наличия холерных вибрионов в объектах окружающей среды [Мазрухо и др.. 2005; Ежова, Кругликов. Ломов, 2011; Кругликов и др._? 2012]. В системе эпидемиологического надзора за холерой важнейшее значение имеет накопление многолетних данных о циркулирующих в объектах окружающей среды штаммов холерных вибрионов.

Результаты изучения штаммов К cholerae представлены в пополняемой авторской геоинфор-мацнонной системе (ГИС) «Холера 1989-2014 гг.», которая интегрирована в геоинформационный портал ФКУЗ Ростовский-на-Дону противочумный институт Роспотребнадзора в 2015 г. [Зубкова и др., 2014в]. Применение программных средств оказывает помощь в прогнозировании и позволяет моделировать пространственно-временные риски холеры, а также необходимо для своевременного определения направленности и объема профилактических мероприятий [Зубкова и др., 2014а, 20146, 2015J.

Цель настоящего исследования - анализ динамики выделения культур холерных вибрионов, выделенных из водоемов России, а также климато-географическая характеристика с помощью ГИС на примере Ростовской обл.

Материалы и методы

В работе использованы штаммы холерных виб-

(С Левченко ДА., Кругликов В. Д.. Архангельская И В., Ежова М. И., 2017

рионов 01, 0139 серогрупп, а также P-варианта, в том числе с генетической характеристикой clxA-tcpA+, ctxA+tcpA+, отобранных по введенным заданным параметрам с помощью ГИС «Холера 1989-2014» [Зубкова и др.. 2014в]. интегрированной в ГЕО - информационный портал ФКУЗ Рос-ювский-на-Дону противочумный институт Роспотребнадзора.

Формулы и уравнения

Данные ГИС, полученные по введенным заданным параметрам, показали, что на территории Российской Федерации в период с 1989 по 2016 гг., включая работуг в рамках Референс-центра по мониторингу’ холеры (с 2008 г), в лаборатории микробиологии холеры было идентифицировано 1 159 штаммов холерных вибрионов.

В 1989 г* было идентифицировано 18 штаммов (1.7%). в 1990 г. - 32 (3%). в 1991 - 14 (1.3%), в 1992 - 10 (1%), в 1993 - 9 (0.9%). в 1994 - 8 (0.8%). в 1995 - 14 (1.3%), в 1996 - 25 (2.3%). в 1997 - 40 (3.7%), в 1998 - 44 (4%), в 1999 - 31 (2.9%). в 2000 - 36 (3.3%), в 2001 - 62 (5.7%). в 2002 - 44 (4%). в 2003 - 49 (4.5%), в 2004 - 9 (0.9%). в 2005 - 51 (4.7%), в 2006 - 29 (2.7%). в 2007 - 41 (3.8%). в 2008 - 28 (2.6%) в 2009 - 45 (4.1%). в 2010 - 77 (7.1%), в 2011 - 96 (8.9%). в 2012 - 69 (6 4%). в 2013 - 45 (4 1%) в 2014 - 3 6 (3.3%), в 2015 - 118 (11%), в 2016 г. - 5.3 (4.9%). Наибольшее количество штаммов было прислано в 2015 г. (11% — рисунок).

Годы

Динамика выделения штаммов холерных вибрионов на территории Российской Федерации с 1989 по 2016 гг.

При анализе распределения выделенных штаммов по субъектам Российской Федерации за последние 25 лет было установлено, что наибольшее количество штаммов Vibrio choleras 01. 0139 и Р-варианта было изолировано на территории Республики Калмыкии - 332 штамма (28.6%), Ростовской области - 152 штамма (13%) и Краснодарского края -124 штамма (10.7%). На остальных территориях - от нескольких десятков ДО единичных штаммов. Так, единичные случаи выделения штаммов холерных вибрионов 01 серогруппы регистрировались на территориях Республики Бурятии, Астраханской, Курганской. Нижегородской, Пензенской. Псковской, Тульской. Челябинской, Ярославской обл.

Следует отметить, что пик выделения штаммов холерных вибрионов приходился на 201 I г. (8.9%) и 2015 г. (11%). Так, в годы, предшествующие и последующие пикам выделения культур К chob егае (с 2010 по 2015 гг.), обнаружено, что штаммы стабильно выделялись в 3 субъектах Российской Федерации (Ростовская обл., Республика Калмыкия и Забайкальский край), остальные территории были вовлечены в эпидемиологический процесс от 1 до 5 лет (Приморский край - с 2010 по 2011гг., 2014 г; Иркутская обл. - 2010-2012, 2014-2015 гг; Волгоградская обл. - 2010 г; Московская обл. - 2011-2012 гг.; Алтайский край - 2011-2012 гг.; Республика Татарстан 2011-2012 гг; Краснодарский край - 2014-2015 гг; Челябинская обл. -2012. 2015 гг; Липецкая и Кемеровская обл. -2011 г.; Тюменская и Кировская обл. - 2012 г, Республика Бурятия. Хабаровский край, Республика Коми - 2013 г: Калининградская и Псковская обл. - 2014 г.). На основании представленных данных был проведен корреляционный анализ между количеством административных территорий РФ и количеством выделенных штаммов V. choleras из водных объектов окружающей среды с 1989 по 2015 гг. (табл. I).

Таким образом, в результате проведенного корреляционного анализа была выявлена прямая слабая связь между количеством административных территорий РФ и количеством штаммов К chob егае, выделенных из водных объектов с 1989 по 2015 гг., что даст основание для предположения о том, что с увеличением количества субъектов Российской Федерации, вовлеченных в эпидпроцесс, увеличивается и количество выделенных штаммов холерных вибрионов из объектов окружающей среды. Следует отметить, что наибольшее количество штаммов холерных вибрионов выделялось только на территории Ростовской обл. в 2002 г - 9 штаммов (7.8%) при среднеквартальной летней температуре 26°C, в 2005 г. - 16 (13.9%) при 1=27°С. а также в 2011 г. - 15 (13%) при 1=27°С.

Таблица 1

Расчет и оценка коэффициента корреляции между количеством административных территории РФ и количеством выделенных штаммов К choierae из водных объектов окружающей среды с 1989 по 2015

Год	Число адм, территорий РФ (X)	Число выделенных штаммов (У)	dx	dy	<1х²	dy²	dxdy
1989	8	18	-L2	-23.4	1.44	547,56	28,08
1990	7	34	-2.2	-7.4	4.84	54.76	16.28
1991	8	14	-L2	-27.4	1.44	750.76	32,88

Окончание табл. 1

Год	Число адм. территорий РФ (X)	Число выделенных штаммов (У)	dx	dy	dx2	dy2	dxdy
1992	5	10	-4.2	-51.4	17.64	985.96	131,88
1993	5	10	-4.2	-31.4	17.64	985.96	131.88
1994	8	28	-1,2	-15.4	1.44	179.56	16,08
1995	5	15	-4.2	-26.4	17.64	696.96	110.88
1996	7	25	-2.2	-16.4	4.84	268.96	36,08
1997	9	42	-0.2	0.6	0.04	0.36	-0.12
1998	21	45	11,8	3.6	139,24	12.96	42,48
1999	13	32	3.8	-9.4	14.44	88.36	-35.72
2000	11	36	1.8	-5.4	3.24	29.16	-9.72
2001	14	61	4.2	19.6	17.64	584.16	82,32
2002	17	45	7.8	3.6	60.84	12.96	20.08
2003	11	49	1.8	7,6	3.24	57.76	15,64
2004	9	9	-0.2	-32.4	0.04	1049.76	6.48
2005	9	51	-0.2	9,6	0.04	92.16	-1,92
2006	8	29	-1.2	-124	1.44	153.76	14.88
2007	6	41	-3.2	-0.4	10.24	0.16	1 28
2008	7	28	-2.2	-15.4	4.84	4.84	29,48
2009	9	45	-0.2	3.3	0.04	10.89	-0.66
2010	6	77	-3.2	55.6	10.24	1267.36	-115,92
2011	10	96	0.8	54.6	0.64	2981.16	43.68
2012	10	69	0.8	27.6	0.64	761.76	22,08
2013	7	45	-2.2	3.6	4.84	12.96	-7.92
2014	9	34	-0.2	-7.1	0.04	50.41	1.42
2015	6	118	-3.2	76.6	10.24	5867.56	-245.12
2016	12	53	2.8	11.6	7.84	134.56	32.48
11=28	£х=257	ЕУ =1159		-	£dx"= 356,68	£dy²= 17443.5	Vdxdv= 399.16

Примечшмя: *1. Полученные значения подставляли в формулу расчета г (коэффициента корреляции): г=У dxdy/^'ydx\iy‘=+399.16/^'356,68* 17443.5=+0.2. Связь прямая слабая. 2. Достоверность коэффициента корреляции оценивался с помощью средней ошибки (т^) ио формуле: 1112= 1-17 9п=0.99. 3. Коэффициент корреляции дос говорен с вероятностью 95%. 4. Выявлена прямая слабая связь.

Исходя из указанных данных. представляет ин- штаммов холерных вибрионов на примере Ростов-терес проанализировать связь среднеквартальной скойобл. с 1999 по 2015гг. (табл. 2).

летней температуры с количеством выделенных

Таблица 2

Расчет и оценка коэффициента корреляции между среднеквартальной летней температурой и количеством выделенных штаммов И cholerae из водных объектов окружающей среды на территории Ростовской обл, с 1999 по 2015 гг,

Год	Срсдт тскварталы тая летняя t°(X)	Число выделенных штаммов (У)	dx	dy	dx²	dy²	dxdy
1999	25	7	0.6	0.2	0.36	0.04	0.12
2000	23	1	-1.4	-5.8	1.96	33.64	8.12
2001	25	8	0.6	1.2	0.36	1.44	0.72
2002	26	9	1.6	2.2	2,56	4.84	5.52
2003	22	1	-2.4	-5.8	5.76	33.64	13.92
2004	23	2	-1.4	-4,8	1,96	23.04	6.72
2005	27	16	2.6	6.2	6.76	38.44	16.12
2006	24	6	-0.4	-0,8	0,16	0.64	0.32
2007	23	7	-1.4	0.2	1.96	0 <14	-0,28
2008	24	6	-0.4	-0.8	0.16	0.64	0.32
2009	24	6	-0.4	-0,8	0,16	0.64	0.52
2010	26	14	1.6	7.2	2.56	51.84	11.52
2011	27	15	2.6	8.2	6,76	67.24	21,52
2012	25	4	0.6	-2.8	0.16	7.84	-1.68
2013	24	7	-0.4	0.2	0,16	0.04	-0.8
2014	22	3	-2.4	-3.8	5.76	14.44	9.12

Окончание табл. 2

Год

Среднеквартальная летняя Г(Х)

Число выделенных штаммов (У)

dx2

dy2

dxdy

2015

-0,4

-3.8

0.16

14.44

1.52

n=17

v_x=414

Гу =115

Vdx²=

37.72

Vdy²= 292.84

Ydxdy=

93.12

Примечания: *L Полученные значения подставляли в формулу расчета г (коэффициента корреляции): r=Vdxdy/Vldx7iy2=+93J2/\L3 7J2*292.84=HL8S, Связь прямая сильная. 2, Достоверность коэффициента корреляции оценивался с помощью средней ошибки (in?) по формуле: т2=1-г/\|п=0.99. 3. Коэффициент корреляции достоверен с вероятностью 95%.

На основании проведенного корреляционного анализа была выявлена прямая сильная связь ме-жду среднеквартальной летней температурой на территории Ростовской области и количеством штаммов Г cholerae, выделенных из водных объектов окружающей среды с 1999 по 2015 гг., что дает нам основания предполагать, что с увеличением температуры воздуха увеличивается и количество выделенных культур.

Россия не является эндемичной по холере страной. в то же время ежегодное выделение штаммов холерных вибрионов на определенных территориях в рамках мониторинговых исследований в течение летнего периода подтверждает возможность вовлечения водных экосистем в эпидемиологический процесс, при заносе культур с эндемичных по холере территорий.

На основании проведенного корреляционного анализа можно косвенно предположить, что с увеличением числа субъектов Российской Федерации, вовлеченных в эпидпроцесс, увеличивается количество выделяемых штаммов холерных вибрионов из водных объектов окружающей среды* Для уточнения установленной связи требуется продолжение исследований в данном направлении.

На примере Ростовской обл* была установлена прямая связь между⁷ среднеквартальной летней температурой и количеством выделяемых штаммов Г choleras что свидетельствует о необходимости проведения мониторинговых исследований водных объектов окружающей среды*

Дальнейшее пополнение ГИС данными о выделенных штаммах из водных объектов окружающей среды на территории Российской Федерации позволит проводить своевременное прогнозирование эпидемической обстановки*

Список литературы Анализ динамики выделения штаммов холерных вибрионов из объектов окружающей среды на территории Российской Федерации с 1989 по 2016 гг. с помощью авторской ГИС

Зубкова Д.А. и др. Генетические особенности штаммов холерных вибрионов О1 серогруппы ctxA-tcpA+, выделенных из водных объектов Российской Федерации, охарактеризованные с помощью новой геоинформационной системы//Здоровье населения и среда обитания. 2014а. № 9. С. 32-34
Зубкова Д.А. и др. Использование новой ГИС для ретроспективного и оперативного анализа свойств холерных вибрионов О1, выделенных из объектов окружающей среды на территории России//Холера и патогенные для человека вибрионы: материалы совещ. специалистов Роспотребнадзора. 2014б. № 27. С. 47-50
Зубкова Д.А. и др. Свидетельство о государственной регистрации базы данных № 2014621055. Геоинформационная система. Холера 19892014. 2014в
Зубкова Д.А. и др. Применение современных информационных технологий для эпидемиологического анализа распространения возбудителей особо опасных инфекций//Актуальные проблемы диагностики инф. заболеваний (микробиол., биотехнол., эпидемиол., паразитол.): сб. науч.-практ. работ. Межрегион. науч.-практ. конф. Ростов н/Д, 2015. С. 56-59
Ежова М.И., Кругликов В.Д., Ломов Ю.М. Результаты мониторинга наличия холерных вибрионов в поверхностных водоемах и стоках г. Ростова-на-Дону в 2010 г.//Холера и патогенные для человека вибрионы: материалы совещ. специалистов Роспотребнадзора по вопр. совершенствования эпид. надзора за холерой и материалы пробл. комиссии. 2011. № 24. С. 58-61
Кругликов В.Д. и др. Изучение циркуляции холерных вибрионов в водоемах и стоках г. Ростована-Дону в период с 2008 по 2011 гг.//Холера и пат. для человека вибрионы. Материалы пробл. комиссии. 2012. № 25. С.50-54
Мазрухо Б.Л. и др. Микробиологические аспекты мониторинга за наличием холерных вибрионов в объектах окружающей среды г. Ростова-наДону//Холера и патогенные для человека вибрионы: материалы пробл. комиссии. 2005. № 18. С. 22-25
Онищенко Г.Г. и др. Актуальные проблемы эпидемиологического надзора, лабораторной диагностики и профилактики холеры в Российской Федерации//Журнал микробиологии, эпидемиологии и иммунобиологии. 2016. № 1. С. 89-101

Еще

Статья научная