medalphabetМедицинский алфавитMedical alphabet2078-56312949-2807ООО «Альфмед»10.33667/2078-5631-2024-4-42-45medalphabet-3668Research ArticleСтатьиАнализ лекарственной устойчивости Plasmodium falciparum – возбудителей завозной тропической малярии в Санкт-Петербурге (молекулярно-генетическое исследование)Analysis of drug resistance in Plasmodium falciparum – the causative agent of imported tropical malaria in St. Petersburg (molecular-genetic research)https://orcid.org/0000-0001-8774-5467АрюковА. Р.AryukovA. R.

Арюков Артем Русланович, преподаватель кафедры биологии

Researcher Id: IAO-0519–2023

Санкт-Петербург

Aryukov Artem R., teacher of the Department of Biology

ResearcherId: IAO-0519–2023

St. Petersburg

arukov.artem@yandex.ruhttps://orcid.org/0000-0002-8959-0873КапацынаВ. А.KapatsynaV. A.

Капацына Владимир Александрович, зав. отделением, врач-инфекционист

Санкт-Петербург

Kapatsyna Vladimir A., head of Dept, infectious disease physician

St. Petersburg

https://orcid.org/0000-0002-3731-1756СоловьевА. И.SolovievA. I.

Соловьев Алексей Иванович, д. м. н., доцент, зав. кафедрой биологии

Санкт-Петербург

Soloviev Alexey I., DM Sci (habil.), associate professor, head of Dept of Biology

St. Petersburg

solopiter@gmail.comhttps://orcid.org/0000-0002-7553-0634КоваленкоА. Н.KovalenkoA. N.

Коваленко Александр Николаевич, д. м. н., доцент кафедры инфекционных болезней с курсом медицинской паразитологии и тропических заболеваний

Санкт-Петербург

Kovalenko Alexander N., DM Sci (habil.), associate professor of Dept of Infectious Diseases with a course in Medical Parasitology and Tropical Diseases

St. Petersburg

ank561@mail.ruРоманенкоВ. А.RomanenkoV. A.

Романенко Владимир Александрович, препаратор кафедры биологии

Санкт-Петербург

Romanenko Vladimir A., preparator at Dept of Biology

St. Petersburg

jeepers98creepers@gmail.comГудковР. В.GudkovR. V.

Гудков Роман Владимирович, к. м. н., старший преподаватель кафедры инфекционных болезней с курсом медицинской паразитологии и тропических заболеваний

Санкт-Петербург

Gudkov Roman V., PhD Med, senior lecturer at Dept of Infectious Diseases with a course in Medical Parasitology and Tropical Diseases

St. Petersburg

gudkoff@mail.ruЗининА. C.ZininA. S.

Зинин Артем Сергееевич, оператор научной роты

Санкт-Петербург

Zinin Artem S., scientific company operator

St. Petersburg

aretmz@list.ruФГБВОУ ВО «Военно-медицинская академия им. С. М. Кирова» Министерства обороны РФРоссияMilitary Medical Academy n. a. C. M. KirovRussian FederationГБУЗ «Клиническая инфекционная больница им. С. П. Боткина»РоссияClinical Infectious Diseases Hospital n. a. S. P. BotkinRussian Federation20240905202404Современная лаборатория (1)4245Copyright © Арюков А.Р., Капацына В.А., Соловьев А.И., Коваленко А.Н., Романенко В.А., Гудков Р.В., Зинин А.C., 20242024Арюков А.Р., Капацына В.А., Соловьев А.И., Коваленко А.Н., Романенко В.А., Гудков Р.В., Зинин А.C.Aryukov A.R., Kapatsyna V.A., Soloviev A.I., Kovalenko A.N., Romanenko V.A., Gudkov R.V., Zinin A.S.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://www.med-alphabet.com/jour/article/view/3668

Лекарственная устойчивость Plasmodium falciparum –одна из основных причин неэффективной этиотропной терапии тропической малярии у неиммунных лиц, возвращающихся после посещения эндемичных по этой инфекции регионов. Генетическими маркерами устойчивости к основным противомалярийным препаратам служат однонуклеотидные полиморфизмы генов (PfCRT, PfMDR 1, PfDHFR, PfDHPS, PfATP6, PfKelch 13), кодирующих ключевые белки энергетического и метаболического обмена паразитов. С помощью методов на основе полимеразной цепной реакции с использованием технологии альтернативных праймеров и ПЦР в режиме реального времени обследованы пробы венозной крови 63 больных тропической малярией, проходивших лечение в инфекционных стационарах Санкт-Петербурга в период 2018–2023 гг. Установлено, что в пробах крови больных завозной тропической малярией наиболее часто выявляются генетические маркеры лекарственной резистентности P.falciparum: S 1034C (58,7 %), A578S (55,56 %) и S 108N (49,21 %). Реже встречались мутации D 1246Y (4,76 %) и A630S (6,35 %). В большинстве случаев регистрировались мутации гена PfMDR 1(более 76 %). Полиморфизмы генов PfATP6 и PfCRT выявлялись в 32 %и 14 %случаев соответственно. В большинстве случаев регистрировались маркеры устойчивости паразитов к мефлохину и его производным (около 80 %). Доля маркеров устойчивости P. falciparum артемизинину и его производным составляла около 63,5 %, к сульфодоксину-пириметамину - менее 10 %. Установлена возможность множественной лекарственной устойчивости паразитов. Генетические маркеры устойчивости одновременно к мефлохину и артемизинину регистрировались в 39 %исследованных образцов, к мефлохину и сульфодоксину– в 35 % случаев. Сделан вывод о том, что при лечении завозных случаев тропической малярии целесообразно назначение комбинированных этиотропных препаратов с различными механизмами фармакологического действия. Такой подход в сочетании лабораторными методами раннего определения особенностей этиологии малярии позволит предупредить развитие осложнений и возможный летальный исход заболевания.

Drug resistance to Plasmodium falciparum is a leading cause of ineffective etiotropic therapy for tropical malaria in non-immune individuals returning from regions endemic for this infection. Genetic markers of resistance to major antimalarial drugs are single nucleotide polymorphisms of genes such as PfCRT, PfMDR 1, PfDHFR, PfDHPS, PfATP6, and PfKelch 13, which encode key proteins involved in the metabolism parasites cells. PCR-based methods using alternative primer technology and real-time PCR were used to examine venous blood samples from 63 tropical malaria patients treated in infectious diseases hospitals in St. Petersburg during 2018–2023. The study found that the most frequently detected genetic markers of P. falciparum drug resistance in patients blood samples with imported tropical malaria were S 1034C (58.7 %), A578S (55.56 %) and S 108N (49.21 %). The D 1246Y (4.76 %) and A630S (6.35 %) mutations were less frequent. The majority of cases showed mutations in the PfMDR 1 gene (over 76 %). Polymorphisms in the PfATP6 and PfCRT genes were detected in 32 % and 14 % of cases, respectively. In most cases, markers of parasite resistance to mefloquine and its derivatives were present (about 80 %). The proportion of P. falciparum resistance markers to artemisinin and its derivatives was about 63.5 %, and to sulfadoxine-pyrimethamine, less than 10 %. The study found that 39 % of cases showed genetic markers of resistance to both mefloquine and artemisinin, while 35 % of cases showed resistance to both mefloquine and sulfadoxine. Therefore, it is recommended to prescribe combination drugs with different mechanisms of pharmacological action for the treatment in each specific case of tropical malaria. Combining this approach with laboratory methods for early determination of the malaria drug resistance will reduce the latal cases.

тропическая малярияPlasmodium falciparumПЦР в реальном временилекарственная резистентностьантималярийные препаратыtropical malariaPlasmodium falciparumreal-time PCRresistanceantimalarial drugsReferencesСергиев В. П., Баранова А. М., Кожевникова Г. М., Токмалаев А. К., Чернышев Д. В., Ченцов В. Б., Куасси Д. М. Проблемы клинической диагностики и лечения Р. falciparum-малярии в Российской Федерации. Терапевтический архив. 2018; 90(11):4–8. https://doi.org/10.26442/terarkh201890114–8Sergiev V. P., Baranova A. M., Kozhevnikova G. M., Tokmalayev A. K., Chernyshov D. V., Chentsov V. B., Kouassi D. M. Problems of clinical diagnosis and treatment of P. falciparum malaria in Russian Federation. Therapeutic Archive.2018; 90(11): 4–8. (In Russ.) https://doi.org/10.26442/terarkh201890114–8Yasri S., Wiwanitkit V. Artemisinin resistance: An important emerging clinical problem in tropical medicine. International Journal of Physiology, Pathophysiology and Pharmacology. 2021;(6):152.Yasri S., Wiwanitkit V. Artemisinin resistance: An important emerging clinical problem in tropical medicine. International Journal of Physiology, Pathophysiology and Pharmacology. 2021;(6):152.Maiga H. et al. Selection of pfcrt K76 and pfmdr1 N 86 coding alleles after uncomplicated malaria treatment by artemether-lumefantrine in Mali. International journal of molecular sciences. 2021;(11):6057https://doi.org/10.3390%2Fijms22116057Maiga H. et al. Selection of pfcrt K76 and pfmdr1 N 86 coding alleles after uncomplicated malaria treatment by artemether-lumefantrine in Mali. International journal of molecular sciences. 2021;(11):6057 https://doi.org/10.3390%2Fijms22116057Huang F. et al. Molecular surveillance of pfcrt, pfmdr1 and pfk13-propeller mutations in Plasmodium falciparum isolates imported from Africa to China. Malaria journal. 2021;(20): 1–11. https://doi.org/10.1186/s12936–021–03613–5Huang F. et al. Molecular surveillance of pfcrt, pfmdr1 and pfk13-propeller mutations in Plasmodium falciparum isolates imported from Africa to China. Malaria journal. 2021;(20): 1–11. https://doi.org/10.1186/s12936–021–03613–5Calçada C. Expansion of a specific Plasmodium falciparum PfMDR 1 haplotype in Southeast Asia with increased substrate transport. MBio. 2020;(6) https://doi.org/10.1128/mbio.02093–20Calçada C. Expansion of a specific Plasmodium falciparum PfMDR 1 haplotype in Southeast Asia with increased substrate transport. MBio. 2020;(6) https://doi.org/10.1128/mbio.02093–20Nguetse C. N., Adegnika A. A., Agbenyega T., Ogutu B. R., Krishna S., Kremsner P. G., Velavan T. P. Molecular markers of anti-malarial drug resistance in Central, West and East African children with severe malaria. Malaria Journal. 2017;(16): 1–9. https://doi.org/10.1186%2Fs12936–017–1868-yNguetse C. N., Adegnika A. A., Agbenyega T., Ogutu B. R., Krishna S., Kremsner P. G., Velavan T. P. Molecular markers of anti-malarial drug resistance in Central, West and East African children with severe malaria. Malaria Journal. 2017;(16): 1–9. https://doi.org/10.1186%2Fs12936–017–1868-yChenet S. M., Okoth S. A., Kelley J., Lucchi N., Huber C. S., Vreden S., Adhin M. R. Molecular profile of malaria drug resistance markers of Plasmodium falciparum in Suriname. Antimicrobial agents and chemotherapy.2017; 61(7): 10–1128.https://doi.org/10.1128%2FAAC.02655–16Chenet S. M., Okoth S. A., Kelley J., Lucchi N., Huber C. S., Vreden S., Adhin M. R. Molecular profile of malaria drug resistance markers of Plasmodium falciparum in Suriname. Antimicrobial agents and chemotherapy.2017; 61(7): 10–1128.https://doi.org/10.1128%2FAAC.02655–16Verity R., Aydemir O., Brazeau N. F., Watson O. J., Hathaway N. J., Mwandagalirwa M. K., Juliano J. J. The impact of antimalarial resistance on the genetic structure of Plasmodium falciparum in the DRC. Nature communications.2020; 11(1): 2107.https://doi.org/10.1038/s41467–020–15779–8Verity R., Aydemir O., Brazeau N. F., Watson O. J., Hathaway N. J., Mwandagalirwa M. K., Juliano J. J. The impact of antimalarial resistance on the genetic structure of Plasmodium falciparum in the DRC. Nature communications.2020; 11(1): 2107.https://doi.org/10.1038/s41467–020–15779–8Krishna S. Artemisinins and the biological basis for the PfATP6/SERCA hypothesis. Trends in parasitology. 2010;(11): 517–523.https://doi.org/10.1016/j.pt.2010.06.014Krishna S. Artemisinins and the biological basis for the PfATP6/SERCA hypothesis. Trends in parasitology. 2010;(11): 517–523.https://doi.org/10.1016/j.pt.2010.06.014Brasil L. W. Pfatp6 molecular profile of Plasmodium falciparum isolates in the western Brazilian Amazon. Malaria Journal. 2012;(11):1–5. https://doi.org/10.1186/1475–2875–11–111Brasil L. W. Pfatp6 molecular profile of Plasmodium falciparum isolates in the western Brazilian Amazon. Malaria Journal. 2012;(11):1–5. https://doi.org/10.1186/1475–2875–11–111Wicht K. J., Mok S., Fidock D. A. Molecular mechanisms of drug resistance in Plasmodium falciparum malaria. Annual review of microbiology. 2020;(74): 431–454.https://doi.org/10.1146%2Fan-nurev-micro-020518–115546Wicht K. J., Mok S., Fidock D. A. Molecular mechanisms of drug resistance in Plasmodium falciparum malaria. Annual review of microbiology. 2020;(74): 431–454.https://doi.org/10.1146%2Fan-nurev-micro-020518–115546Yan H. High frequency mutations in pfdhfr and pfdhps of Plasmodium falciparum in response to sulfadoxine-pyrimethamine: a cross-sectional survey in returning Chinese migrants from Africa. Frontiers in Cellular and Infection Microbiology. 2021;587. https://doi.org/10.3389/fcimb.2021.673194Yan H. High frequency mutations in pfdhfr and pfdhps of Plasmodium falciparum in response to sulfadoxine-pyrimethamine: a cross-sectional survey in returning Chinese migrants from Africa. Frontiers in Cellular and Infection Microbiology. 2021;587. https://doi.org/10.3389/fcimb.2021.673194Jiang T. High prevalence of Pfdhfr–Pfdhps quadruple mutations associated with sulfadoxine–pyrimethamine resistance in Plasmodium falciparum isolates from Bioko Island, Equatorial Guinea. Malaria journal. 2019;(18):1–8. https://doi.org/10.1186/s12936–019–2734-xJiang T. High prevalence of Pfdhfr–Pfdhps quadruple mutations associated with sulfadoxine–pyrimethamine resistance in Plasmodium falciparum isolates from Bioko Island, Equatorial Guinea. Malaria journal. 2019;(18):1–8. https://doi.org/10.1186/s12936–019–2734-xArtem Ariukov, Alexey Solovev, Anna Krutikova, Alexander Kovalenko, Vladimir Kapatsyna, Vladimir Romanenko. Development of a technique for analyzing the lengths of restriction fragments to assess the mefloquine resistance of plasmodium falciparum based on the identification of single-nucleotide polymorphisms (A958146T, A961013G, G961625T) of the PFMDR 1 gene. Bulletin of the Russian Military Medical Academy 25.2.2023; 249–260. WEB. https://doi.org/10.17816/brmma387427Artem Ariukov, Alexey Solovev, Anna Krutikova, Alexander Kovalenko, Vladimir Kapatsyna, Vladimir Romanenko. Development of a technique for analyzing the lengths of restriction fragments to assess the mefloquine resistance of plasmodium falciparum based on the identification of single-nucleotide polymorphisms (A958146T, A961013G, G961625T) of the PFMDR 1 gene. Bulletin of the Russian Military Medical Academy 25.2.2023; 249–260. WEB. https://doi.org/10.17816/brmma387427Kovalenko A. N., Karev V. E., Solovyev A. I., Vasilyeva M. V., Isakov A. N., Kapatsyna V. A. Tropical malaria with a fatal outcome. Arkhiv Patologii. 2020;82(6):50–54. (In Russ.). https://doi.org/10.17116/patol20208206150Kovalenko A. N., Karev V. E., Solovyev A. I., Vasilyeva M. V., Isakov A. N., Kapatsyna V. A. Tropical malaria with a fatal outcome. Arkhiv Patologii. 2020;82(6):50–54. (In Russ.). https://doi.org/10.17116/patol20208206150Sambrook J., Russell D. W. Purification of nucleic acids by extraction with phenol: chloroform. Cold Spring Harbor Protocols. 2006;(1): pdb.prot4455. https://doi.org/10.1101/pdb.prot4455Sambrook J., Russell D. W. Purification of nucleic acids by extraction with phenol: chloroform. Cold Spring Harbor Protocols. 2006;(1): pdb.prot4455. https://doi.org/10.1101/pdb.prot4455

The authors declare that there are no conflicts of interest present.