stringtranslate.com

Бордетелла

Бордетелла ( / ˌ b ɔːr d ə ˈ t ɛ l ə / ) — род мелких (0,2–0,7 мкм) грамотрицательных коккобацилл бактерий типа Pseudomonadota . Виды Bordetella , за исключением B. petrii , являются облигатными аэробами , а также очень привередливы или сложны в выращивании. Все виды могут заразить человека. Первые три вида, подлежащие описанию ( B. pertussis , B. parapertussis , B. bronchiseptica ); иногда называют «классическими видами». Два из них ( B.pertussis и B.bronchiseptica ) также подвижны . [3] [4]

Существует около 16 различных видов Bordetella , вероятно, произошедших от предков, живших в почвенной и/или водной среде. [5] B. pertussis и иногда B. parapertussis вызывают коклюш (коклюш) у людей, а некоторые штаммы B. parapertussis колонизируют только овец. [5] Также известно, что он вызывает бронхит у кошек и бронхопневмонию у свиней. [5]

B. bronchiseptica редко заражает здоровых людей, хотя сообщалось о заболевании у пациентов с ослабленным иммунитетом . [6] B. bronchiseptica вызывает ряд заболеваний у других млекопитающих, включая питомниковый кашель у собак и атрофический ринит у свиней. Другие представители рода вызывают сходные заболевания у других млекопитающих и птиц ( B. hinzii , B. avium ).

Род Bordetella назван в честь Жюля Борде .

Патогенез

Тремя наиболее распространенными видами Bordetella являются B. pertussis , B. parapertussis и B. bronchiseptica . Известно, что эти виды накапливаются в дыхательных путях млекопитающих. Чаще всего это наблюдается у младенцев как результат болезни, известной как коклюш. Конкретным видом, ответственным за это заболевание, является B. pertussis , и его можно обнаружить только у людей. Даже несмотря на обширные исследования вакцинации против B. pertussis , коклюш по-прежнему считается эндемичным заболеванием во многих странах. Поскольку B. pertussis встречается только у людей и мало отличается от других видов Bordetella , считается, что в последние годы он произошел от общего предка.

B. parapertussis может поражать как людей, так и других млекопитающих, в первую очередь овец. Подобно B. pertussis , он вызывает коклюш у младенцев. Тем не менее, когда штаммы, обнаруженные у овец, изолированы, наблюдается сильное различие между штаммами, обнаруженными у людей. Это говорит о том, что различные штаммы этого вида развивались независимо друг от друга: один обнаружен у людей, а другой - у овец. Это особое различие означает, что между двумя резервуарами передача практически отсутствует или практически отсутствует.

Однако вид B. bronchiseptica (грамотрицательный, аэробный) имеет более широкий круг хозяев, вызывая сходные симптомы у широкого круга животных и лишь изредка поражая людей. Эти симптомы часто проявляются как хронические и бессимптомные респираторные инфекции. B. bronchiseptica представляет собой небольшую форму коккобацилл размером примерно 0,5 мкм. У него есть перитрихальные жгутики, которые позволяют ему двигаться. На чашке Петри колонии этого вида выглядят небольшими, серовато-белыми, гладкими и блестящими. Этот вид также обычно связан с питомниковым кашлем (респираторным инфекционным заболеванием собак (CRID)) у собак. [7] [8]

Молекулярная структура комплекса (белка) коклюшного токсина с выделением альфа-спиралей и бета-складчатых листов. Также включая 5 различных подразделений.

Из видов Bordetella наиболее изучены B. bronchiseptica , B. pertussis и B. parapertussis , рассмотрен патогенез респираторных заболеваний, вызываемых этими бактериями. [9] [10] [11] Передача происходит при прямом контакте, через дыхательные аэрозольные капли или фомиты . Бактерии первоначально прикрепляются к мерцательным эпителиальным клеткам в носоглотке , и это взаимодействие с эпителиальными клетками опосредовано рядом белковых адгезинов . К ним относятся нитевидный гемагглютинин , пертактин , фимбрии и коклюшный токсин (хотя экспрессия коклюшного токсина уникальна для B. коклюш ). Некоторые из них не только способствуют прикреплению к эпителиальным клеткам, но и участвуют в прикреплении к иммунным эффекторным клеткам .

Начальная катаральная фаза инфекции вызывает симптомы, сходные с симптомами простуды, и в этот период из глотки можно выделить большое количество бактерий. После этого бактерии размножаются и распространяются дальше в дыхательные пути, где секреция токсинов вызывает цилиостаз и облегчает проникновение бактерий в реснитчатые клетки трахеи/бронхов. Одним из первых экспрессируемых токсинов является трахеальный цитотоксин , который представляет собой дисахарид-тетрапептид, полученный из пептидогликана . В отличие от большинства других токсинов Bordetella , трахеальный цитотоксин экспрессируется конститутивно и является нормальным продуктом разрушения бактериальной клеточной стенки. Другие бактерии перерабатывают эту молекулу обратно в цитоплазму , но у Bordetella и Neisseria gonorrhoeae она высвобождается в окружающую среду. Трахеальный цитотоксин сам по себе способен вызвать паралич цилиарного эскалатора, ингибирование синтеза ДНК в эпителиальных клетках и, в конечном итоге, их уничтожение. Одним из наиболее важных регулируемых токсинов является аденилатциклазный токсин , который помогает обойти врожденный иммунитет . Токсин доставляется к фагоцитирующим иммунным клеткам при контакте. [12] Функции иммунных клеток затем частично подавляются в результате накопления циклического АМФ . Недавно обнаруженная активность токсина аденилатциклазы , включая образование трансмембранных пор и стимуляцию притока кальция , также может способствовать интоксикации фагоцитов.

Факторы вирулентности

Факторы вирулентности, выявленные у Bordetella , являются общими для всех трех видов. К ним относятся адгезины , такие как нитевидный гемагглютинин (FHA), пертактин , фактор колонизации трахеи и фимбрии, и токсины, такие как аденилатциклаза-гемолизин, дермонекротический токсин и цитотоксин трахеи . Эти факторы затем выражаются и регулируются чаще всего стимулами окружающей среды. Различия факторов вирулентности связаны с потерей регуляторных или контрольных функций. Бордетелла сп. Обычно обнаруживается, что он живет в дыхательных путях и иммунной системе хозяев и может передаваться новым хозяевам. [5] Bordetella pertussis также поражает взрослых людей, и даже при 85% охвате вакцинацией ежегодно во всем мире происходит более 160 000 связанных с этим смертей. [5] Существует мало методов тестирования чувствительности к противомикробным препаратам, но по состоянию на 2018 год не было обнаружено никаких изменений или прогресса. [5] Большинство исследований, проведенных с использованием вакцин Bordetella , имеют множество недостатков и не приводят к официальному выводу.

Регуляция экспрессии фактора вирулентности

Экспрессия многих адгезинов и токсинов Bordetella контролируется двухкомпонентной регуляторной системой BvgAS. [10] [11] Большая часть того, что известно об этой регуляторной системе, основана на работе с B. bronchiseptica , но BvgAS присутствует в B. pertussis , B. parapertussis и B. bronchiseptica и отвечает за фазовые изменения или фенотипическую модуляцию.

BvgS представляет собой сенсорную киназу , связанную с плазматической мембраной , которая реагирует на стимуляцию фосфорилированием цитоплазматического белка , содержащего спираль-поворот-спираль , BvgA. При фосфорилировании BvgA обладает повышенным сродством к специфическим сайтам связывания в последовательностях Bvg-активируемого промотора и способен стимулировать транскрипцию в анализах in vitro . [13] [14]

Большинство токсинов и адгезинов под контролем BvgAS экспрессируются в условиях Bvg + (высокая концентрация BvgA-Pi ) . Но существуют также гены, экспрессирующиеся исключительно в состоянии Bvg- , в первую очередь ген флагеллина flaA . [15] Регуляция репрессированных Bvg генов опосредована продуктом открытой рамки считывания длиной 624 п.н. , расположенной ниже BvgA , так называемым Bvg-активируемым репрессорным белком, BvgR. [16] BvgR связывается с консенсусной последовательностью, присутствующей в кодирующих последовательностях по крайней мере некоторых Bvg-репрессированных генов. Связывание этого белка с консенсусной последовательностью представляет собой экспрессию гена за счет снижения транскрипции . [17]

Неизвестно, каковы физиологические сигналы BvgS, но in vitro BvgAS можно инактивировать миллимолярными концентрациями сульфата магния или никотиновой кислоты или снижением температуры инкубации до ≤ 26 °C. [18] [19]

Идентификация специфической точечной мутации в гене BvgS, которая блокирует B. bronchiseptica в промежуточной фазе Bvg, выявила класс генов, регулируемых BvgAS, которые транскрибируются исключительно при промежуточных концентрациях BvgA-P i . Этот промежуточный (Bvg i ) фенотип может быть воспроизведен у B. bronchiseptica дикого типа путем выращивания бактерий в среде, содержащей промежуточные концентрации модулятора BvgAS, никотиновой кислоты . В этих условиях экспрессируются некоторые, но не все факторы вирулентности, связанные с фазой Bvg + , что позволяет предположить, что эта двухкомпонентная регуляторная система может вызывать континуум фенотипических состояний в ответ на окружающую среду. [18]

Вакцина

Вакцина против Bordetella не является обязательной, но настоятельно рекомендуется собакам, особенно если ожидается, что они вступят в контакт с другими собаками в собачьих парках, интернатах, выставках, тренировочных классах и т. д. [20] Фактически, она может потребоваться. на определенных объектах для входа. Вакцину также можно вводить кошкам, но это делается реже, поскольку инфекция у взрослых кошек встречается редко. Однако вакцинация котенка может быть хорошей идеей, если он находится в среде повышенного риска (например, живет с несколькими другими кошками). [21]

Вакцина против Bordetella специально нацелена на Bordetella bronchiseptica , вид, который обычно вызывает питомниковый кашель. Вакцина вводит бактерии (живые или мертвые) в организм для выработки иммунитета . Важно помнить, что вакцина защищает только от одного вида Bordetella . Таким образом, домашнее животное может заразиться другим видом Bordetella или заболеть питомниковым кашлем из другого источника, например, вирусом парагриппа , даже после вакцинации от B. bronchiseptica . [20] Вакцина против Bordetella также эффективна только на 70%. [22]

Существует три лицензированных способа введения вакцины против бордетеллы собакам: перорально, интраназально и подкожно . В двух первых методах используются живые бактерии, а во втором — убитые бактерии. Сравнительное исследование, проведенное в 2013 году Школой ветеринарной медицины в Мэдисоне, штат Висконсин, изучало эффективность этих трех методов при вакцинации щенков бигля. 40 гончих были разделены на четыре группы; группа для тестирования каждого из трех методов плюс одна невакцинированная контрольная группа . Через 42 дня собаки подверглись воздействию Bordetella bronchiseptica . Это исследование показало, что живая интраназальная вакцина против Bordetella более эффективна, чем убитая подкожная вакцина, а живая пероральная вакцина действует так же хорошо, как и живая интраназальная вакцина. [23]

Рекомендации

  1. ^ Тран Т.Д., Али М.А., Ли Д., Феликс М.А., Луаллен Р.Дж. (4 февраля 2022 г.). «Бактериальная филаментация как механизм распространения от клетки к клетке внутри животного-хозяина». Природные коммуникации . 13 (1): 693. Бибкод : 2022NatCo..13..693T. дои : 10.1038/s41467-022-28297-6. ПМЦ  8816909 . ПМИД  35121734.
  2. ^ "Бордетелла". Таксономия NCBI . Бетесда, Мэриленд: Национальный центр биотехнологической информации . Проверено 16 января 2019 г.
  3. ^ Райан К.Дж., Рэй К.Г., ред. (2004). Медицинская микробиология Шерриса (4-е изд.). МакГроу Хилл. ISBN 978-0-8385-8529-0.
  4. ^ Хоффман CL, Гоньяр Л.А., Закка Ф, Систи Ф, Фернандес Дж, Вонг Т, Дамрон Ф.Х., Хьюлетт Э.Л. (25 июня 2019 г.). «Bordetella pertussis может быть подвижной и иметь структуры, подобные жгутику». мБио . Американское общество микробиологии. 10 (3): e00787-19. дои : 10.1128/mbio.00787-19. ISSN  2161-2129. ПМК 6520453 . ПМИД  31088927. 
  5. ^ abcdef Каманова Дж (2020). «Инъектосомы секреции Bordetella типа III и эффекторные белки». Границы клеточной и инфекционной микробиологии . 10 : 466. дои : 10.3389/fcimb.2020.00466 . ISSN  2235-2988. ПМЦ 7498569 . ПМИД  33014891. 
  6. ^ Бауэнс Дж., Спах Д., Шакер Т., Мустафа М., Боуден Р. (1992). «Пневмония Bordetella bronchiseptica и бактериемия после трансплантации костного мозга». J Clin Микробиол . 30 (9): 2474–5. doi : 10.1128/jcm.30.9.2474-2475.1992. ПМЦ 265527 . ПМИД  1401019. 
  7. ^ Фастрес А, Канонн М.А., Таминио Б, Биллен Ф., Гарильяни М., Добе Г., Клерк С (24 марта 2020 г.). «Анализ микробиоты легких у собак с инфекцией Bordetella bronchiseptica и корреляция с культурой и количественной полимеразной цепной реакцией». Ветеринарное исследование . 51 (1): 46. дои : 10.1186/s13567-020-00769-x . ISSN  1297-9716. ПМК 7092585 . ПМИД  32209128. 
  8. ^ Эллис Дж.А. (1 апреля 2015 г.). «Насколько хорошо вакцины против Bordetella bronchiseptica действуют на собак? Критический обзор литературы 1977–2014 гг.». Ветеринарный журнал . 204 (1): 5–16. дои : 10.1016/j.tvjl.2015.02.006 . ISSN  1090-0233. ПМИД  25747699.
  9. ^ Хьюлетт Э (1997). «Коклюш: современные концепции патогенеза и профилактики». Педиатр Инфекционный Дис Дж . 16 (4 Приложения): S78–84. дои : 10.1097/00006454-199704001-00002 . ПМИД  9109161.
  10. ^ аб Коттер, Пенсильвания, Миллер Дж. Ф. (2001). Гройсман Э.А. (ред.). Глава 13 Бордетелла . Академическая пресса. стр. 619–674. дои : 10.1016/B978-012304220-0/50014-5. ISBN 978-0-12-304220-0. {{cite book}}: |journal=игнорируется ( помощь )
  11. ^ ab Mattoo S, Черри Дж (2005). «Молекулярный патогенез, эпидемиология и клинические проявления респираторных инфекций, вызванных Bordetella pertussis и другими подвидами Bordetella». Клин Микробиол Ред . 18 (2): 326–82. doi :10.1128/CMR.18.2.326-382.2005. ПМЦ 1082800 . ПМИД  15831828. 
  12. ^ Грей MC, Донато GM, Джонс Ф.Р., Ким Т., Хьюлетт Э.Л. (2004). «Вновь секретируемый токсин аденилатциклазы ответственен за интоксикацию клеток-мишеней Bordetella pertussis ». Мол. Микробиол . 53 (6): 1709–19. дои : 10.1111/j.1365-2958.2004.04227.x. PMID  15341649. S2CID  22884606.
  13. ^ Уль М, Миллер Дж (1994). «Аутофосфорилирование и фосфоперенос в каскаде передачи сигнала BvgAS Bordetella pertussis». Proc Natl Acad Sci США . 91 (3): 1163–7. Бибкод : 1994PNAS...91.1163U. дои : 10.1073/pnas.91.3.1163 . ПМК 521474 . ПМИД  8302847. 
  14. ^ Штеффен П., Гоярд С., Ульманн А. (1996). «Фосфорилированного BvgA достаточно для активации транскрипции генов, регулируемых вирулентностью, у Bordetella pertussis». ЭМБО Дж . 15 (1): 102–9. doi :10.1002/j.1460-2075.1996.tb00338.x. ПМК 449922 . ПМИД  8598192. 
  15. ^ Акерли Б., Монак Д., Фалькоу С., Миллер Дж. (1992). «Локус bvgAS отрицательно контролирует подвижность и синтез жгутиков у Bordetella bronchiseptica». J Бактериол . 174 (3): 980–90. дои : 10.1128/jb.174.3.980-990.1992. ПМК 206178 . ПМИД  1370665. 
  16. ^ Меркель Т., Стибиц С. (1995). «Идентификация локуса, необходимого для регуляции генов, репрессированных bvg, у Bordetella pertussis». J Бактериол . 177 (10): 2727–36. дои : 10.1128/jb.177.10.2727-2736.1995. ПМК 176943 . ПМИД  7751282. 
  17. ^ Битти Д., Махан М., Мекаланос Дж. (1993). «Связывание репрессора с регуляторным участком в кодирующей последовательности ДНК достаточно для обеспечения регуляции транскрипции генов, репрессируемых вирусом (генов vrg) у Bordetella pertussis». J Бактериол . 175 (2): 519–27. дои : 10.1128/jb.175.2.519-527.1993. ЧВК 196167 . ПМИД  8419298. 
  18. ^ аб Коттер П., Миллер Дж. (1997). «Мутация в гене bvgS Bordetella bronchiseptica приводит к снижению вирулентности и повышению устойчивости к голоданию, а также идентифицирует новый класс антигенов, регулируемых Bvg». Мол Микробиол . 24 (4): 671–85. дои : 10.1046/j.1365-2958.1997.3821741.x. PMID  9194696. S2CID  285961.
  19. ^ ван ден Аккер В. (1997). « Bordetella bronchiseptica оказывает BvgAS-контролируемое цитотоксическое действие при взаимодействии с эпителиальными клетками». FEMS Microbiol Lett . 156 (2): 239–44. дои : 10.1016/S0378-1097(97)00431-X. ПМИД  9513272.
  20. ^ аб Берк А (26 мая 2017 г.). «5 фактов о вакцине против бордетеллы для собак». Американский кинологический клуб . Проверено 21 апреля 2023 г.
  21. ^ Гардинер Дж (27 марта 2019 г.). «Руководство по вакцинации собак и кошек». Темы здоровья животных / Школа ветеринарной медицины . Проверено 21 апреля 2023 г.
  22. ^ «Как действуют вакцины против Бордетеллы». Как это работает . 23 января 2009 г. Проверено 21 апреля 2023 г.
  23. ^ Ларсон, Лори и Тиль, Блисс и Шарп, Патриция и Шульц, Рональд. (2013). Сравнительное исследование защитного иммунитета, обеспечиваемого пероральными, интраназальными и парентеральными вакцинами против Bordetella bronchiseptica для собак. Международный журнал прикладных исследований в ветеринарной медицине. 11. 153-160.

[1] [2] [3] [4] [5]

  1. ^ Брайант, К. (2009, 23 января). Как действуют вакцины против Бордетеллы. Получено 18 ноября 2020 г. с https://animals.howstuffworks.com/pets/pet-travel/bordetella-vaccine1.htm.
  2. ^ Берк, А. (13 июля 2018 г.). 5 фактов о вакцине против бордетеллы для собак. Получено 22 октября 2020 г. с https://www.akc.org/expert-advice/health/facts-bordetella-vaccine-dogs/.
  3. ↑ Гардинер, Дж. (11 августа 2020 г.). Рекомендации по вакцинации собак и кошек. Получено 18 ноября 2020 г. с https://healthtopics.vetmed.ucdavis.edu/health-topics/feline/vaccination-guidelines-dogs-and-cats.
  4. ^ Кадлец К. и Шварц С. (2018). Устойчивость к противомикробным препаратам у Bordetella bronchiseptica (1062719807 809797198 Л. Кавако и 1062719808 809797198 Дж. Шен, ред.). Устойчивость к противомикробным препаратам бактерий домашнего скота и животных-компаньонов, 365-375. дои: 10.1128/9781555819804.ch16
  5. ^ Ларсон, Лори и Тиль, Блисс и Шарп, Патриция и Шульц, Рональд. (2013). Сравнительное исследование защитного иммунитета, обеспечиваемого пероральными, интраназальными и парентеральными вакцинами против Bordetella bronchiseptica для собак. Международный журнал прикладных исследований в ветеринарной медицине. 11. 153-16