seamedМорская медицинаMarine Medicine2413-57472587-7828Research Institute of Industrial and Maritime Medicine of the Federal Medical and Biological Agency10.22328/2413-5747-2021-7-4-23-33seamed-519Research ArticleМЕДИКО-ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ И МЕДИКО-СОЦИАЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ ОХРАНЫ ЗДОРОВЬЯЭпидемиологическое значение мониторинга микробиоты арктических поселений по Северному морскому путиEpidemiological significance of microbiote monitoring of arctic settlements along the Northern Sea Routehttps://orcid.org/0000-0002-9115-3250КраеваЛ. А.KraevaL. A.

Краева Людмила Александровна — доцент, заведующая лабораторией медицинской бактериологии; профессор кафедры микробиологии

SPIN: 4863–4001

197101, Санкт-Петербург, ул. Мира, д. 14

194044, Санкт-Петербург, ул. Академика Лебедева, д. 6

St. Petersburg

lykraeva@yandex.ruhttps://orcid.org/0000-0001-6411-0274ПанинА. Л.PaninA. L.

Панин Александр Леонидович — научный сотрудник

SPIN: 4690–3587

197101, Санкт-Петербург, ул. Мира, д. 14

199397, Санкт-Петербург, ул. Беринга, д. 38

St. Petersburg

alp.1952@mail.ruhttps://orcid.org/0000-0002-5206-6656ГончаровА. Е.GoncharovA. E.

Гончаров Артемий Евгеньевич — доцент кафедры фундаментальных проблем медицины и медицинских технологий; профессор кафедры эпидемиологии, паразитологии и дезинфектологии; заведующий лабораторией функциональной геномики и протеомики

SPIN: 7909–5446

199034, Санкт-Петербург, Университетская набережная, д. 7–9

197376, Санкт-Петербург, ул. Академика Павлова, д. 12

St. Petersburg

phage1@yandex.ruhttps://orcid.org/0000-0002-8042-5185БеловА. Б.BelovA. B.

Белов Александр Борисович — доцент, доцент кафедры общей и военной эпидемиологии

SPIN: 6547–9289

194044, Санкт-Петербург, ул. Академика Лебедева, д. 6

St. Petersburg

syezd2@mail.ruhttps://orcid.org/0000-0002-0455-1462ВласовД. Ю.VlasovD. Yu.

Власов Дмитрий Юрьевич — доцент, доцент кафедры ботаники, биологический факультет

SPIN: 2871–2979

199034, Санкт-Петербург, Университетская набережная, д. 7–9

St. Petersburg

dmitry.vlasov@mail.ruhttps://orcid.org/0000-0002-4736-2485КирциделиИ. Ю.KirtsideliI. Yu.

Кирцидели Ирина Юрьевна — доцент, старший научный сотрудник лаборатории отдела микологии

SPIN: 7103–1060

197376, Санкт-Петербург, ул. Профессора Попова, д. 2

St. Petersburg

microfungi@mail.ruhttps://orcid.org/0000-0002-6097-5091ГончаровН. Е.GoncharovN. E.

Гончаров Никита Евгеньевич — специалист лаборатории медицинской бактериологии; лаборант кафедры эпидемиологии, паразитологии и дезинфектологии

197101, Санкт-Петербург, ул. Мира, д. 14

191015, Санкт-Петербург, Кирочная ул., д. 41

St. Petersburg

n.goncharov@yahoo.comБарановИ. В.BaranovI. V.

Баранов Иван Владимирович — курсант IV курса медико-профилактического

SPIN: 9091–7380

194044, Санкт-Петербург, ул. Академика Лебедева, д. 6

St. Petersburg

ivb1801@yandex.ruhttps://orcid.org/0000-0003-3975-3061СбойчаковВ. Б.SboychakovV. B.

Сбойчаков Виктор Борисович — профессор, профессор кафедры микробиологии

SPIN: 5853–8658

194044, Санкт-Петербург, ул. Академика Лебедева, д. 6

St. Petersburg

sboich.viktor@yandex.ruСанкт-Петербургский научно-исследовательский институт эпидемиологии и микробиологии имени Пастера; Военно-медицинская академия имени С. М. КироваРоссияSt. Petersburg Pasteur Research Institute of Epidemiology and Microbiology; Kirov Military Medical AcademyRussian FederationСанкт-Петербургский научно-исследовательский институт эпидемиологии и микробиологии имени Пастера; Арктический и антарктический научно-исследовательский институтРоссияSt. Petersburg Pasteur Research Institute of Epidemiology and Microbiology; Arctic and Antarctic Research InstituteRussian FederationСанкт-Петербургский государственный университет; Северо-Западный государственный медицинский университет имени И. И. Мечникова; Институт экспериментальной медициныРоссияSt. Petersburg State University; North-Western State Medical University named after I. I. Mechnikov; Institute of Experimental MedicineRussian FederationВоенно-медицинская академия имени С. М. КироваРоссияKirov Military Medical AcademyRussian FederationСанкт-Петербургский государственный университет; Ботанический институт имени В. Л. Комарова РАНРоссияSt. Petersburg State University; Komarov Botanical Institute of the RASRussian FederationБотанический институт имени В. Л. Комарова РАНРоссияKomarov Botanical Institute of the RASRussian FederationСанкт-Петербургский научно-исследовательский институт эпидемиологии и микробиологии имени Пастера; Северо-Западный государственный медицинский университет имени И. И. МечниковаРоссияSt. Petersburg Pasteur Research Institute of Epidemiology and Microbiology; North-Western State Medical University named after I. I. MechnikovRussian Federation202104012022742333Copyright © Краева Л.А., Панин А.Л., Гончаров А.Е., Белов А.Б., Власов Д.Ю., Кирцидели И.Ю., Гончаров Н.Е., Баранов И.В., Сбойчаков В.Б., 20222022Краева Л.А., Панин А.Л., Гончаров А.Е., Белов А.Б., Власов Д.Ю., Кирцидели И.Ю., Гончаров Н.Е., Баранов И.В., Сбойчаков В.Б.Kraeva L.A., Panin A.L., Goncharov A.E., Belov A.B., Vlasov D.Y., Kirtsideli I.Y., Goncharov N.E., Baranov I.V., Sboychakov V.B.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://seamed.elpub.ru/jour/article/view/519

Мониторинг полярных экосистем является одним из важнейших направлений исследований при использовании арктических территорий в хозяйственной деятельности. Важное место в такой работе занимают медико-биологические исследования, нацеленные на выявление рисков возникновения очагов инфекционных заболеваний в районах полярных поселений.

Цель

Цель: разработка алгоритма микробиологического мониторинга в Арктическом регионе.

Материалы и методы

Материалы и методы. Классические бактериологические, микологическое исследование, молекулярно-генетические, масс-спектрометрический анализ MALDI-TOF, фенотипические методы определения устойчивости к антибиотикам, методы математической обработки данных.

Результаты и их обсуждение. В работе рассмотрены научно-методические принципы и основные этапы мониторинга микробиоты в районах полярных поселений. Представлены результаты исследования проб из нескольких территорий по линии Северного морского пути. Обозначены основные местообитания, где следует выявлять потенциально опасные микроорганизмы. Отмечается роль антропогенной инвазии в формировании арктических микробиоценозов. Обсуждаются тенденции увеличения численности и разнообразия патогенных микроорганизмов, как в естественных биоценозах Арктики, так и в районах полярных поселений. Обоснована необходимость проведения микробиологического мониторинга как составной части эпидемиологического мониторинга в районах арктических поселений по Северному морскому пути.

Monitoring of polar ecosystems is one of the most important areas of research in the use of Arctic territories in economic activities. An important place in such work is occupied by biomedical research aimed at identifying the risks of the occurrence of foci of infectious diseases in the areas of polar settlements.

The purpose

The purpose: to develop an algorithm for microbiological monitoring in the Arctic region.

Materials and methods

Materials and methods: classical bacteriological, mycological research, molecular-genetic, MALDI-TOF mass spectrometric analysis, phenotypic methods for determining antibiotic resistance, methods of mathematical data processing.

Results and their discussion. The paper considers the scientific and methodological principles and the main stages of microbiota monitoring in the areas of polar settlements. The results of the study of samples from several territories along the Northern Sea Route are presented. The main habitats where potentially dangerous microorganisms should be detected are indicated. The role of anthropogenic invasion in the formation of Arctic microbiocenoses is noted. The trends of increasing the number and diversity of pathogenic microorganisms, both in the natural biocenoses of the Arctic and in the areas of polar settlements, are discussed. The necessity of microbiological monitoring as an integral part of epidemiological monitoring in the areas of Arctic settlements along the Northern Sea Route is substantiated.

морская медицинамикробиологический мониторингАрктикаmarine medicinemicrobiological monitoringArcticReferencesЕлисеев Д.О., Наумова Ю.В. Роль геополитики и климата в функционировании Северного морского пути // Современные тенденции развития науки и технологий. 2016. № 10–11. С. 31–36.Eliseev D.O. The role of geopolitics and climate in the functioning of the Northern Sea Route. Modern trends in the development of science and technology, 2016, No. 10–11, pp. 31–36 (In Russ.).Ревич Б.А. Климатические изменения как фактор риска здоровью населения Российской Арктики // Проблемы здравоохранения и социального развития Арктической зоны России. М.: Паулсен, 2011. С. 9–68.Revich B.A. Climate change as a health risk factor for the population of the Russian Arctic. Problems of health care and social development of the Arctic zone of Russia. Moscow: Publishing house Paulsen, 2011, pp. 9–68 (In Russ.).Чилингаров А.Н., Грузинов В.М., Иванов Г.В., Сычев Ю.Ф. О единой транспортной системе Севера Российской Федерации // Арктические ведомости. 2019. № 1 (26). С. 112–22.Chilingarov A.N., Gruzinov V.M., Ivanov G.V., Sychev Yu.F. On the unified transport system of the North of the Russian Federation. Arctic journal, 2019, No. 1 (26), pp. 112–122 (In Russ.).Рукша В.В., Белкин М.С., Смирнов А.А., Арутюнян В.Г. Структура и динамика грузоперевозок по Северному морскому пути: история, настоящее и перспективы // Арктика: экология и экономика. 2015. № 4. С. 104–110.Ruksha V.V., Belkin M.S., Smirnov A.A., Arutyunyan V.G. Structure and dynamics of cargo transportation along the Northern Sea Route: history, present and prospects. Arctic: ecology and economics, 2015, No. 4, pp. 104–110 (In Russ.).Кершенгольц Б.М., Чернявский В.Ф., Репин В.Е., Никифоров О.И., Софронова О.Н. Влияние глобальных климатических изменений на реализацию потенциала инфекционных заболеваний населения в российской Арктике (на примере Якутии). Обзор // Экология человека. 2009. № 6. С. 34–39.Kershengolts B.M., Chernyavsky V.F., Repin V.E., Nikiforov O.I., Sofronova O.N. Influence of global climatic changes on the realization of the potential of infectious diseases of the population in the Russian Arctic (on the example of Yakutia). Overview. Human ecology, 2009, No. 6, pp. 34–39 (In Russ.).Malkhazova S.M., Mironova V.A., Shartova N.V., Pestina P.V., Orlov D.S. Health risks facing travelers to Russia with special reference to natural-focal diseases // Travel Medicine and Infectious Disease. 2015. No. 13. P. 490–498.Malkhazova S.M., Mironova V.A., Shartova N.V., Pestina P.V., Orlov D.S. Health risks facing travelers to Russia with special reference to natural-focal diseases // Travel Medicine and Infectious Disease. 2015. No. 13. P. 490–498.Гончаров А.Е., Кирцидели И.Ю., Власов Д.Ю., Азаров Д.В., Лебедева Е.А., Колоджиева В.В., Гончаров Н.Е., Варгасова В.С., Краева Л.А., Белова Л.В., Зуева Л.П. Микробиота водных экосистем, ассоциированных с тающими ледниками архипелага Шпицберген: биоразнообразие и патогенный потенциал // Профилактическая и клиническая медицина. 2019. Т. 73, № 4. С. 16–21.Goncharov A.E., Kirtsideli I.Yu., Vlasov D.Yu., Azarov D.V., Lebedeva E.A., Kolodzhieva V.V., Goncharov N.E., Vargasova V.S., Kraeva L.A., Belova L.V., Zueva L.P. Microbiota of aquatic ecosystems associated with melting glaciers of the Svalbard archipelago: biodiversity and pathogenic potential. Preventive and clinical medicine, 2019, Vol. 73, No. 4, pp. 16–21 (In Russ.).Сажин А.Ф., Романова Н.Д., Копылов А.И., Заботкина Е.А. Бактерии и вирусы в арктическом льду. // Океанология. 2019. Т. 59, № 3. С. 373–382.Sazhin A.F., Romanova N.D., Kopylov A.I., Zabotkina E.A. Bacteria and viruses in the Arctic ice. Oceanology, 2019, Vol. 59, No. 3, pp. 373–382 (In Russ.).Froese D.G., Westgate J.A., Reyes A.V., Enkin R.J., Preece S.J. Ancient permafrost and a future, warmer Arctic // Science. 2008. Vol. 321. P. 1648.Froese D.G., Westgate J.A., Reyes A.V., Enkin R.J., Preece S.J. Ancient permafrost and a future, warmer Arctic // Science. 2008. Vol. 321. P. 1648.Reed K.D. Birds, migration and emerging zoonoses: West Nile virus, Lyme disease, influenza A and enteropathogens // Clinical medicine and research. 2003. Vol. 1. P. 5–12.Reed K.D. Birds, migration and emerging zoonoses: West Nile virus, Lyme disease, influenza A and enteropathogens // Clinical medicine and research. 2003. Vol. 1. P. 5–12.Литвин В.Ю., Гинцбург А.Л., Пушкарева В.И., Романова Ю.М., Боев Б.В. Эпидемиологические аспекты экологии бактерий. М.: Фармарус-Принт, 1998. 256 с.Litvin V.Yu., Gintsburg A.L., Pushkareva V.I., Romanova Yu.M., Boev B.V. Epidemiological aspects of bacterial ecology. Moscow: Publishing house Farmarus-Print, 1998, 256 р. (In Russ.).Панин А.Л., Сбойчаков В.Б., Белов А.Б., Краева Л.А., Власов Д.Ю., Гончаров А.Е. Природно-техногенная очаговость инфекционных болезней в районах антарктических поселений // Успехи современной биологии. 2016. Т. 136, № 1. С. 55–69.Panin A.L., Sboychakov V.B., Belov A.B., Kraeva L.A., Vlasov D.Yu., Goncharov A.E. Natural and technogenic focus of infectious diseases in the areas of Antarctic settlements. Advances in modern biology, 2016, Vol. 136, No. 1, pp. 55–69 (In Russ.).Краева Л.А., Панин А.Л., Гончаров А.Е., Власов Д.Ю., Гончаров Н.Е., Сбойчаков В.Б. Факторы риска распространения возбудителей инфекционных заболеваний в Арктической зоне // Инфекционные болезни. 2021. Т. 19, № 2. С. 14–20.Kraeva L.A., Panin A.L., Goncharov A.E., Vlasov D.Yu., Goncharov N.E., Sboychakov V.B. Risk factors for the spread of infectious diseases pathogens in the Arctic zone. Infectious Diseases, 2021, Vol. 19, No. 2, pp. 14–20 (In Russ.).Махнев М.В. Антропургические очаги псевдотуберкулеза: механизмы формирования в воинских коллективах // Журнал микробиологии, эпидемиологии и иммунобиологии. 2006. № 2. С. 11–17.Makhnev M.V. Anthropurgic foci of pseudotuberculosis: mechanisms of formation in military collectives. Journal of Microbiology, Epidemiology and Immunobiology, 2006, No. 2, pp. 11–17 (In Russ.).Панин А.Л., Власов Д.Ю., Тешебаев Ш.Б., Горбунов Г.А., Левандо К.К., Сбойчаков В.Б., Богумильчик Е.А., Лукин В.В. Микробиологический мониторинг на антарктических станциях России: ретроспективный взгляд в будущее // Профилактическая и клиническая медицина. 2012. № 3 (44). С. 70–76.Panin A.L., Vlasov D.Yu., Teshebaev Sh.B., Gorbunov G.A., Levando K.K., Sboychakov V.B., Bogumilchik E.A., Lukin V.V. Microbiological monitoring at Antarctic stations in Russia: a retrospective look into the future. Preventive and clinical medicine, 2012, No. 3 (44), pp. 70–76 (In Russ.).Orlov D., Menshakova M., Thierfelder T., Zaika Yu., Böhme S., Evengard B., Pshenichnaya N. Healthy Ecosystems Are a Prerequisite for Human Health — A Call for Action in the Era of Climate. Change with a Focus on Russia // International Journal of Environmental Research and Public Health. 2020. No. 17. 8453. doi: 10.3390.Orlov D., Menshakova M., Thierfelder T., Zaika Yu., Böhme S., Evengard B., Pshenichnaya N. Healthy Ecosystems Are a Prerequisite for Human Health — A Call for Action in the Era of Climate. Change with a Focus on Russia // International Journal of Environmental Research and Public Health. 2020. No. 17. 8453. doi: 10.3390.Pecl G.T., Araújo M.B., Bell J.D., Blanchard J., Bonebrake T.C., Chen I.-C., Clark T.D., Colwell R.K., Danielsen F., Evengard B. et al. Biodiversity redistribution under climate change: Impacts on ecosystems and human well-being // Science. 2017. No. 18. P. 628.Pecl G.T., Araújo M.B., Bell J.D., Blanchard J., Bonebrake T.C., Chen I.-C., Clark T.D., Colwell R.K., Danielsen F., Evengard B. et al. Biodiversity redistribution under climate change: Impacts on ecosystems and human well-being // Science. 2017. No. 18. P. 628.Юшкова Л.Я., Балыбердин Б.Н. Совместные действия ветеринарных специалистов и медиков при изучении климатических изменений на Арктических территориях // Norwegian Journal of Development of the International Science. 2019. № 3–1 (28). С. 55–59.Yushkova L.Ya., Balyberdin B.N. Joint actions of veterinarians and physicians in the study of climate change in the Arctic territories. Norwegian Journal of Development of the International Science, 2019, No. 3–1 (28), pp. 55–59 (In Russ.).Солдатов Е.А., Голота А.С., Корнилова А.А., Крассий А.Б., Левандо К.К., Чувашев М.Л., Шалахин Р.А. Медицинское обеспечение в Арктике: 2015 г. // Военно-медицинский журнал. 2016. № 5. С. 44–51.Soldatov E.A., Golota A.S., Kornilova A.A., Krassiy A.B., Levando K.K., Chuvashev M.L., Shalakhin R.A. Medical supply in the Arctic: 2015. Military Medical Journal, 2016, No. 5, pp. 44–51 (In Russ.).Middleton J.H., Ambrose A. Enumeration and antibiotic resistance patterns of fecal indicator organisms isolated from migratory Canada geese (Branta canadensis) // Journal of Wildlife Diseases. 2005. No. 41 (2). P. 334–341.Middleton J.H., Ambrose A. Enumeration and antibiotic resistance patterns of fecal indicator organisms isolated from migratory Canada geese (Branta canadensis) // Journal of Wildlife Diseases. 2005. No. 41 (2). P. 334–341.Sjölund M., Bonnedahl J., Hernandez J., Bengtsson S., Cederbrant G., Pinhassi J., Kahlmeter G., Olsen B. Dissemination of Multidrug-Resistant Bacteria into the Arctic // Emerging Infectious Diseases. 2008. Vol. 14, No. 1. P. 70–72.Sjölund M., Bonnedahl J., Hernandez J., Bengtsson S., Cederbrant G., Pinhassi J., Kahlmeter G., Olsen B. Dissemination of Multidrug-Resistant Bacteria into the Arctic // Emerging Infectious Diseases. 2008. Vol. 14, No. 1. P. 70–72.Andremont A. Commensal flora may play key role in spreading antibiotic resistance // American Society for Microbiology News. 2003. No. 69 (2). P. 601–607.Andremont A. Commensal flora may play key role in spreading antibiotic resistance // American Society for Microbiology News. 2003. No. 69 (2). P. 601–607.Власов Д.Ю., Кирцидели И.Ю., Тешебаев Ш.Б., Панин А.Л., Краева Л.А., Рябушева Ю.В. Условно-патогенные микроорганизмы в почвах и грунтах в районах полярных поселений // Успехи медицинской микологии. 2018. Т. XIX. С. 83–87.Vlasov D.Yu., Kirtsideli I.Yu., Teshebaev Sh.B., Panin A.L., Kraeva L.A., Ryabusheva Yu.V. Conditionally pathogenic microorganisms in soils and grounds in the areas of polar settlements. Advances in medical mycology, 2018, Vol. XIX, pp. 83–87 (In Russ.).Терентьев В.И., Румянцев В.А., Терентьев А.В., Лопатин С.А. Проекты здоровьесохраняющих программ, направленных на совершенствование водохозяйственного комплекса // Водоочистка. Водоподготовка. Водоснабжение. 2016. № 1 (97). С. 8–15.Terentyev V.I., Rumyantsev V.A., Terentyev A.V., Lopatin S.A. Projects of health-preserving programs aimed at improving the water management complex. Water treatment. Water supply, 2016, No. 1 (97), pp. 8–15 (In Russ.).Гончаров А.Е., Соломенный А.П., Панин А.Л., Григорьев С.Е., Чепрасов М.Ю., Ахременко Я.А., Колоджиева В.В., Гончаров Н.Е., Краева Л.А. Оценка патогенного потенциала серраций из криогенных местообитаний // Инфекция и иммунитет. 2021. Т. 11, № 3. C. 585–590.Goncharov A.E., Solomenny A.P., Panin A.L., Grigoriev S.E., Cheprasov M.Yu., Akhremenko Ya.A., Kolodzhieva V.V., Goncharov N.E., Kraeva L.A. Assessment of the pathogenic potential of serrations from cryogenic habitats. Infection and immunity, 2021, Vol. 11, No. 3, pp. 585–590 (In Russ.). doi: 10.15789/2220-7619-ASS-1593.Кирцидели И.Ю., Власов Д.Ю., Крыленков В.А., Ролле Н.Н., Баранцевич Е.П., Соколов В.Т. Сравнительное исследование аэромикоты арктических станций по Северному морскому пути // Экология человека. 2018. № 4. С. 16–21.Kirtsideli I.Yu., Vlasov D.Yu., Krylenkov V.A., Rolle N.N., Barantsevich E.P., Sokolov V.T. Comparative study of aeromics of Arctic stations along the Northern Sea Route. Human Ecology, 2018, No. 4, pp. 16–21 (In Russ.).Власов Д.Ю., Тешебаев Ш.Б., Зеленская М.С., Кирцидели И.Ю., Рябушева Ю.В. Микологическое поражение материалов в помещениях как фактор риска для здоровья полярников // Гигиена и санитария. 2019. Т. 98, № 1. C. 17–21.Vlasov D.Yu., Teshebaev Sh.B., Zelenskaya M.S., Kirtsideli I.Yu., Ryabusheva Yu.V. Mycological damage to materials in rooms as a risk factor for the health of polar explorers. Hygiene and sanitation, 2019, Vol. 98, No. 1, pp. 17–21 (In Russ.).

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