The frequency of detected pathogen genomes in children with acute respiratory infections

Cover Page

Cite item

Full Text

Abstract

Due to the high prevalence of acute respiratory infections in children, it was of interest to determine the composition of bacterial and viral-bacterial associations for respiratory tract inhabiting microorganisms. To identify respiratory tract pathogens, especially viruses and unculturable bacteria, it is advisable to use molecular genetic research methods particularly PCR. The work was aimed at comparatively analyzing rate of genome detection for respiratory tract pathogens in children with acute respiratory infections and apparently healthy controls. Materials and methods. Children (97 people) were examined, of which 35 people — with acute respiratory infections of the upper respiratory tract (nasopharyngitis, pharyngitis, laryngitis) (ARI URT), 32 people — with acute respiratory infections of the lower respiratory tract (acute bronchitis, acute obstructive bronchitis) (ARI NDP) and 30 people — apparently healthy control at the time of examination. RNA and DNA of viral and bacterial pathogens were assessed in the oropharyngeal smears using PCR. Test systems produced by the Federal Budgetary Institution Central Research Institute of Epidemiology of Rospotrebnadzor and JSC Vector-Best were used. Results. An analysis of detection rate for DNA and RNA of bacterial and viral pathogens showed the presence of a wide range of them (20 different species/strains out of 27 identified) in oropharyngeal biomaterial from all examined children. The peak diversity and detection rate of pathogen genomes were found in apparently healthy subjects and children with ARI UDP (DNA of members from Herpesviridae family, S. pneumoniae, H. influaenzae, MSSA, MRCoNS). Associations of 4–6 pathogens prevailed in the microflora, and the “core” of both bacterial and viral-bacterial associations was the combination of S. pneumoniae and H. influenzae (in 93.3% and 60.0% of cases, respectively). In bacterial associations, staphylococci (MRSA and MRCoNS) and P. aeruginosa were also detected in healthy children, MSSA and other very rarely bacterial types were detected in children with ARI UDP. In children with NPD infections, the majority of whom (75.0±7.7%) were classified as long-term ill and had a complicated disease course, a noticeable depletion (decrease in taxonomic diversity) of the nasopharyngeal microbiota was found. Conclusion. The presented data indicate the presence in the biomaterial of the examined children of molecular genetic markers of a wide range of pathogens presented as viral-bacterial and bacterial associations, with varying composition being related to patient clinical status. Detection of pathogen genomes is important for choosing proper etiotropic therapy at early disease stages as well as prescribing probiotic drugs that can restore a balance in respiratory tract microflora.

About the authors

S. Yu. Tyukavkina

Rostov State Medical University

Email: galinagh@bk.ru

PhD (Medicine), Associate Professor of the Department of Microbiology and Virology No. 2

Russian Federation, Rostov-on-Don

Galina G. Kharseeva

Rostov State Medical University

Author for correspondence.
Email: galinagh@bk.ru

DSc (Medicine), Professor, Head of the Department of Microbiology and Virology No. 2

Russian Federation, Rostov-on-Don

M. P. Kostinov

I. Mechnikov Research Institute of Vaccines and Sera; I.M. Sechenov First Moscow State Medical University

Email: galinagh@bk.ru

Honored Scientist of the Russian Federation, RAS Corresponding Member, DSc (Medicine), Professor, Head of the Laboratory of Vaccine Prophylaxis and Immunotherapy, Head of the Department of Epidemiology and Modern Vaccination Technologies

Russian Federation, Moscow; Moscow

A. A. Alieva

Rostov State Medical University

Email: galinagh@bk.ru

PhD (Biology), Assistant Professor, Department of Microbiology and Virology No. 2

Russian Federation, Rostov-on-Don

V. V. Balahnova

Rostov State Medical University

Email: galinagh@bk.ru

PhD (Medicine), Associate Professor of the Department of Microbiology and Virology No. 2

Russian Federation, Rostov-on-Don

E. L. Alutina

Rostov State Medical University

Email: galinagh@bk.ru

PhD (Medicine), Associate Professor of the Department of Microbiology and Virology No. 2

Russian Federation, Rostov-on-Don

V. A. Chaikina

Rostov State Medical University

Email: galinagh@bk.ru

Assistant Professor, Department of Pediatric Infectious Diseases

Russian Federation, Rostov-on-Don

V. V. Volkova

Rostov State Medical University

Email: galinagh@bk.ru

Graduate Student of the Faculty of Medicine and Prevention

Russian Federation, Rostov-on-Don

References

  1. Абабий И.И., Данилов Л.А., Манюк М.К., Абабий П.И., Гинда С.С., Трофимчук М.Г., Костинов М.П., Поддубиков А.В. Значения микробной флоры ротоглотки в развитии острых и хронических заболеваний верхних дыхательных путей // Инфекция и иммунитет. 2020. Т. 10, № 2. С. 359–367. [Ababii I.I., Danilov L.A., Maniuc M.K., Ababii P.I., Ghinda S.S., Trofimciuc M.G., Kostinov M.P., Poddubikov A.V. A role of oropharyngeal microbiota in developing acute and chronic diseases of the upper respiratory tract. Infektsiya i immunitet = Russian Journal of Infection and Immunity, 2020, vol. 10, no. 2, pp. 359–367. (In Russ.)] doi: 10.15789/2220-7619-ARO-809
  2. Васильева Г.И., Иванова И.А., Тюкавкина С.Ю. Цитокины — общая система гомеостатической регуляции клеточных функций // Цитология. 2001. Т. 43, № 12. С. 1101–1111. [Vasilieva G.I., Ivanova I.A., Tyukavkina S.Yu. Cytokines as a general system of homeostatic regulation of cell functions. Tsitologiia = Tsitologiia, 2001, vol. 43, no. 12, pp. 1101–1111. (In Russ.)]
  3. Егорова В.Б., Черкашин М.П., Колмакова А.Ю. Часто болеющие дети: клинические особенности и микробиоценоз верхних дыхательных путей // Вестник Северо-Восточного федерального университета имени М.К. Аммосова. Серия: Медицинские науки. 2019. № 2. С. 43–47. [Egorova V.B., Cherkashin M.P., Kolmakova A.Y. Children who get sick often: clinical features and microbiological characteristics of upper respiratory ways. Vestnik Severo-Vostochnogo federal’nogo universiteta imeni M.K. Ammosova = Vestnik of North-Eastern Federal University, 2019, no. 2, pp. 43–47. (In Russ.)] doi: 10.25587/ SVFU.2019.2(15).31311
  4. Каннер Е.В., Горелов А.В. Сочетанные острые респираторные инфекции у детей // Эпидемиология и инфекционные болезни. Актуальные вопросы. 2017. № 3. С. 72–77. [Kanner E.V, Gorelov A.V. Combined acute respiratory infections in children. Epidemiologiya i infektsionnye bolezni. Aktual’nye voprosy = Epidemiology and Infectious Diseases. Current Items, 2017, no. 3, pp. 72–77. (In Russ.)] doi: 10.26442/26586630.2020.1.200082
  5. Лопатин А.С., Азизов И.С., Козлов Р.С. Микробиом полости носа и околоносовых пазух в норме и при патологии. Часть I // Российская ринология. 2021. Т. 29, № 1. С. 23–30. [Lopatin A.S., Azizov I.S., Kozlov R.S. Microbiome of the nasal cavity and the paranasal sinuses in health and disease (literature review). Part I. Rossiiskaya rinologiya = Russian Rhinology, 2021, vol. 29, no. 1, pp. 23–30. (In Russ.)] doi: 10.17116/rosrino20212901123
  6. Старикова Е.В., Галеева Ю.C., Ильина Е.Н. Роль микробиома верхних дыхательных путей в здоровье человека: барьерная функция // Пульмонология. 2022. Т. 32, № 6. С. 876–884. [Starikova E.V., Galeeva Yu.S., Il’ina E.N. The upper respiratory tract microbiome and its role in human health: Barrier function. Pulmonologiya = Pulmonologiya, 2022, vol. 32, no. 6, pp. 876–884. (In Russ.)] doi: 10.18093/0869-0189-2022-32-6-876-884
  7. Свитич О.А., Нагиева Ф.Г., Курбатова Е.А., Баркова Е.П., Харченко О.С., Строева А.Д., Пашков Е.А., Лисаков А.Н., Грачева А.В., Потапова М.Б., Файзулоев Е.Б., Зверев В.В. Вирусингибирующая активность комплекса антигенов условно-патогенных бактерий в отношении коронавируса SARS-CoV-2 // Журнал микробиологии, эпидемиологии и иммунобиологии. 2023. Т. 100, № 2. C. 143–152. [Svitich O.A., Nagieva F.G., Kurbatova E.A., Barkova E.P., Kharchenko O.S., Stroeva A.D., Pashkov E.A., Lisakov A.N., Gracheva A.V., Potapova M.B., Faizuloev E.B., Zverev V.V. Virus-inhibitory activity of the antigen complex of opportunistic pathogenic bacteria against SARS-CoV-2. Zhurnal mikrobiologii, epidemiologii i immunobiologii = Journal of Microbiology, Epidemiology and Immunobiology, 2023, vol. 100, no. 2, pp. 143–152. (In Russ.)] doi: 10.36233/0372-9311-309
  8. Харсеева Г.Г., Воронина Н.А., Тюкавкина С.Ю. Влияние Corynebacterium non diphtheriae на функциональную активность и апоптоз макрофагов // Журнал микробиологии, эпидемиологии и иммунобиологии. 2014. № 6. С. 96–100. [Kharseeva G.G., Voronina N.A., Tiukavkina S.Iu. Effect of Corynebacterium non diphtheriae on functional activity and apoptosis of macrophages. Zhurnal mikrobiologii, epidemiologii i immunobiologii = Journal of Microbiology, Epidemiology and Immunobiology, 2014, no. 6, pp. 96–100. (In Russ.)]
  9. Шабалдин А.В., Шабалдина Е.В., Симбирцев А.С. Особенности микробиома верхних отделов респираторного тракта у детей с рецидивирующими респираторными заболеваниями // Инфекция и иммунитет. 2017. Т. 7, № 5. С. 341–349. [Shabaldin A.V., Shabaldina E.V., Simbirtsev A.S. Features of the microbiome of the upper respiratory tract in children with recurrent respiratory diseases. Infektsiya i immunitet = Russian Journal of Infection and Immunity, 2017, vol. 7, no. 4, pp. 341–349. (In Russ.)] doi: 10.15789/2220-7619-2017-4-341-349
  10. Diaz-Diaz A., Garcia-Maurino C., Jordan-Villegas A., Naples J., Ramilo O., Mejias A. Viral bacterial interactions in children: impact on clinical outcomes. Pediatr. Infect. Dis. J., 2019, vol. 38, no. 6S (Suppl. 1), pp. S14–S19. doi: 10.1097/INF.0000000000002319
  11. Gupta A., Karyakarte R., Joshi S., Das R., Jani K., Shouche Y., Sharma A. Nasopharyngeal microbiome reveals the prevalence of opportunistic pathogens in SARS-CoV-2 infected individuals and their association with host types. Microbes. Infect., 2022, vol. 24, no. 1: 104880. doi: 10.1016/j.micinf.2021.104880
  12. Harrison A.G., Lin T., Wang P. Mechanisms of SARS-CoV-2 transmission and pathogenesis. Trends Immunol., 2020, vol. 41, no. 12, pp. 1100–1115. doi: 10.1016/j.it.2020.10.004
  13. Kumpitsch C., Koskinen K., Schöpf V., Moissl-Eichinger C. The microbiome of the upper respiratory tract in health and disease. BMC Biol., 2019, vol. 17, no. 1: 87. doi: 10.1186/s12915-019-0703-z
  14. Lee K.H., Gordon A., Shedden K., Kuan G., Ng S., Balmaseda A., Foxman B. The respiratory microbiome and susceptibility to influenza virus infection. PLoS One, 2019, vol. 14, no. 1: e0207898. doi: 10.1371/journal.pone.0207898

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
2. Figure. Rate of detected genomes for herpesviruses and other respiratory viruses in children with ARI and apparently healthy control

Download (258KB)

Copyright (c) 2024 Tyukavkina S.Y., Kharseeva G.G., Kostinov M.P., Alieva A.A., Balahnova V.V., Alutina E.L., Chaikina V.A., Volkova V.V.

Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».