stringtranslate.com

Бордетелла

Bordetella ( / ˌ b ɔːr d ə ˈ t ɛ l ə / ) — род мелких (0,2–0,7 мкм), грамотрицательных , коккобацилл типа Pseudomonadota . Виды Bordetella , за исключением B. petrii , являются облигатными аэробами , а также очень прихотливыми или трудно культивируемыми. Все виды могут инфицировать людей. Первые три описанных вида ( 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, происходящих от предков, которые жили в почве и/или водной среде. [5] B. pertussis и иногда B. parapertussis вызывают коклюш (судорожный кашель) 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 были зарегистрированы случаи заболевания у пациентов с ослабленным иммунитетом . [6] B. bronchiseptica вызывает несколько заболеваний у других млекопитающих, включая питомниковый кашель у собак и атрофический ринит у свиней. Другие члены рода вызывают схожие заболевания у других млекопитающих и птиц ( B. hinzii , B. avium ).

Род Bordetella назван в честь Жюля Борде .

Патогенез

Три наиболее распространенных вида Bordetella — это B. pertussis , B. parapertussis и B. bronchiseptica . Известно, что эти виды накапливаются в дыхательных путях млекопитающих. Чаще всего это наблюдается у человеческих младенцев как продукт заболевания, известного как коклюш. Конкретный вид, ответственный за это заболевание, — B. pertussis , и встречается только у людей. Даже при обширных исследованиях вакцинации против B. pertussis , коклюш по-прежнему считается эндемичным заболеванием во многих странах. В связи с тем, что B. pertussis встречается только у людей и показывает мало генетических изменений от других видов Bordetella , в последние годы считается, что 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, тот, что обнаружен у людей, и тот, что обнаружен у овец. С учетом этого конкретного различия это означает, что передача между двумя резервуарами незначительна или отсутствует.

Вид B. bronchiseptica (грамотрицательный, аэробный), однако, имеет более широкий круг хозяев, вызывая схожие симптомы у широкого круга животных, при этом лишь изредка поражая людей. Эти симптомы часто проявляются в виде хронических и бессимптомных респираторных инфекций. B. bronchiseptica — это небольшая коккобацилла размером примерно 0,5 мкм. Она имеет перитрихиальные жгутики, что позволяет ей быть подвижной. На чашке Петри колонии этого вида выглядят маленькими, серовато-белыми, гладкими и блестящими. Этот вид также обычно ассоциируется с собачьим кашлем (респираторным инфекционным заболеванием собак (CRID)) у собак. [7] [8]

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

Наиболее тщательно изученными из видов Bordetella являются B. bronchiseptica , B. pertussis и B. parapertussis , и был рассмотрен патогенез респираторных заболеваний, вызываемых этими бактериями. [9] [10] [11] Передача происходит при прямом контакте, через капли респираторного аэрозоля или фомиты . Бактерии изначально прилипают к реснитчатым эпителиальным клеткам в носоглотке , и это взаимодействие с эпителиальными клетками опосредовано серией белковых адгезинов . К ним относятся нитевидный гемагглютинин , пертактин , фимбрии и коклюшный токсин (хотя экспрессия коклюшного токсина уникальна для B. pertussis ). Помимо содействия адгезии к эпителиальным клеткам, некоторые из них также участвуют в прикреплении к иммунным эффекторным клеткам .

Начальная катаральная фаза инфекции вызывает симптомы, похожие на симптомы простуды, и в этот период из глотки можно извлечь большое количество бактерий. После этого бактерии размножаются и распространяются дальше в дыхательные пути, где секреция токсинов вызывает цилиостазис и облегчает проникновение бактерий в трахеальные/бронхиальные реснитчатые клетки. 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, являясь нормальным продуктом распада клеточной стенки бактерий. Другие бактерии перерабатывают эту молекулу обратно в цитоплазму , но у Bordetella и Neisseria gonorrhoeae она высвобождается в окружающую среду. Сам трахеальный цитотоксин способен воспроизводить паралич ресничного эскалатора, ингибирование синтеза ДНК в эпителиальных клетках и в конечном итоге их гибель. Одним из наиболее важных регулируемых токсинов является токсин аденилатциклазы , который помогает уклоняться от врожденного иммунитета . Токсин доставляется в фагоцитарные иммунные клетки 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 в 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 трахеальный цитотоксин . Эти факторы затем выражаются и регулируются чаще всего стимулами окружающей среды. Различия в факторах вирулентности связаны с потерей регуляторных или контрольных функций. Bordetella sp. обычно обитает 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 по всему миру происходит более 160 000 связанных с этим смертей. [5] Существует несколько методов тестирования чувствительности к противомикробным препаратам, но по состоянию на 2018 год никаких изменений или прогресса не наблюдалось. [5] Большинство исследований, проведенных с использованием вакцин против бордетеллеза , имеют множество недостатков и не приводят к официальному заключению.

Регуляция экспрессии факторов 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 у B. pertussis , B. parapertussis и B. bronchiseptica и отвечает за фазовую вариацию или фенотипическую модуляцию.

BvgS — это связанная с плазматической мембраной сенсорная киназа , которая реагирует на стимуляцию фосфорилированием цитоплазматического белка , содержащего спираль-поворот-спираль , BvgA. При фосфорилировании BvgA имеет повышенное сродство к специфическим сайтам связывания в последовательностях промотора, активированных Bvg, и способен стимулировать транскрипцию в анализах in vitro . [13] [14]

Большинство токсинов и адгезинов под контролем BvgAS экспрессируются в условиях Bvg + (высокая концентрация BvgA-P i ). Но есть также гены, экспрессируемые исключительно в состоянии Bvg − , в частности, ген флагеллина flaA . [15] Регулирование генов, репрессированных Bvg, опосредовано продуктом открытой рамки считывания длиной 624 п.н. ниже B vgA , так называемым активируемым Bvg белком-репрессором, BvgR. [16] BvgR связывается с консенсусной последовательностью, присутствующей в кодирующих последовательностях по крайней мере некоторых генов, репрессированных Bvg. Связывание этого белка с консенсусной последовательностью представляет собой экспрессию гена путем снижения транскрипции . [17]

Неизвестно, каковы физиологические сигналы для BvgS, но in vitro BvgAS может быть инактивирован 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 в диком типе B. bronchiseptica путем роста бактерий в среде, содержащей промежуточные концентрации модулятора BvgAS, никотиновой кислоты . В этих условиях некоторые, но не все факторы вирулентности, связанные с фазой Bvg +, экспрессируются, что позволяет предположить, что эта двухкомпонентная регуляторная система может вызывать континуум фенотипических состояний в ответ на окружающую среду. [18]

Вакцина

Вакцина от Bordetella не является обязательной, но настоятельно рекомендуется для собак, особенно если ожидается, что они будут контактировать с другими собаками в парках для собак, приютах, на выставках собак, на занятиях по дрессировке и т. д. [20] Фактически, она может быть необходима для входа в определенные учреждения. Вакцину также можно вводить кошкам, но это делается реже, поскольку инфекция, по-видимому, встречается редко у взрослых кошек. Однако может быть хорошей идеей вакцинировать котенка, если он находится в среде с высоким риском (например, живет с несколькими другими кошками). [21]

Вакцина против Bordetella специально нацелена на Bordetella bronchiseptica , вид, обычно вызывающий питомниковый кашель. Вакцина вводит бактерии (живые или мертвые) в организм для выработки иммунитета . Важно помнить, что вакцина защищает только от одного вида Bordetella . Поэтому домашнее животное может заразиться другим видом Bordetella или заразиться 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 Bordetella собакам: перорально, интраназально и подкожно . Два первых метода вводятся с использованием живых бактерий, в то время как последний — с использованием убитых бактерий. Сравнительное исследование, проведенное в 2013 году Школой ветеринарной медицины в Мэдисоне, штат Висконсин, изучало эффективность этих трех методов путем вакцинации щенков бигля. 40 биглей были разделены на четыре группы: группа для тестирования каждого из трех методов и одна невакцинированная контрольная группа . Через 42 дня собаки были подвергнуты воздействию Bordetella bronchiseptica . Это исследование определило, что живая интраназальная вакцина Bordetella была более эффективна, чем убитая подкожная вакцина, а живая пероральная вакцина действует так же хорошо, как и живая интраназальная вакцина. [23]

Ссылки

  1. ^ Tran TD, Ali MA, Lee D, Félix MA, Luallen RJ (4 февраля 2022 г.). «Бактериальная филаментация как механизм распространения от клетки к клетке в организме животного». Nature Communications . 13 (1): 693. Bibcode :2022NatCo..13..693T. doi :10.1038/s41467-022-28297-6. ​​PMC  8816909 . PMID  35121734.
  2. ^ "Bordetella". Таксономия NCBI . Бетесда, Мэриленд: Национальный центр биотехнологической информации . Получено 16 января 2019 г.
  3. ^ Райан К.Дж., Рэй К.Г., ред. (2004). Sherris Medical Microbiology (4-е изд.). McGraw Hill. 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 . 10 (3). Американское общество микробиологии: e00787-19. дои : 10.1128/mbio.00787-19. ISSN  2161-2129. ПМК 6520453 . ПМИД  31088927. 
  5. ^ abcdef Каманова Дж (2020). "Инъекционные и эффекторные белки секреции Bordetella типа III". Frontiers in Cellular and Infection Microbiology . 10 : 466. doi : 10.3389/fcimb.2020.00466 . ISSN  2235-2988. PMC 7498569. PMID 33014891  . 
  6. ^ Bauwens J, Spach D, Schacker T, Mustafa M, Bowden R (1992). «Пневмония, вызванная Bordetella bronchiseptica, и бактериемия после трансплантации костного мозга». J Clin Microbiol . 30 (9): 2474–75. doi :10.1128 / jcm.30.9.2474-2475.1992. PMC 265527. PMID  1401019. 
  7. ^ Fastrès A, Canonne MA, Taminiau B, Billen F, Garigliany MM, Daube G, Clercx C (2020-03-24). "Анализ микробиоты легких у собак с инфекцией Bordetella bronchiseptica и корреляция с культурой и количественной полимеразной цепной реакцией". Veterinary Research . 51 (1): 46. doi : 10.1186/s13567-020-00769-x . ISSN  1297-9716. PMC 7092585 . PMID  32209128. 
  8. ^ Ellis JA (2015-04-01). «Насколько хорошо вакцины от Bordetella bronchiseptica действуют у собак? Критический обзор литературы 1977–2014». The Veterinary Journal . 204 (1): 5–16. doi : 10.1016/j.tvjl.2015.02.006 . ISSN  1090-0233. PMID  25747699.
  9. ^ Хьюлетт Э. (1997). «Коклюш: современные концепции патогенеза и профилактики». Pediatr Infect Dis J . 16 (4 Suppl): S78–84. doi : 10.1097/00006454-199704001-00002 . PMID  9109161.
  10. ^ ab Cotter PA, Miller JF (2001). "Глава 13 - Bordetella ". В Groisman EA (ред.). Принципы бактериального патогенеза . Academic Press. стр. 619–674. doi :10.1016/B978-012304220-0/50014-5. ISBN 978-0-12-304220-0.
  11. ^ ab Mattoo S, Cherry J (2005). «Молекулярный патогенез, эпидемиология и клинические проявления респираторных инфекций, вызванных Bordetella pertussis и другими подвидами Bordetella». Clin Microbiol Rev. 18 ( 2): 326–82. doi :10.1128/CMR.18.2.326-382.2005. PMC 1082800. PMID  15831828 . 
  12. ^ Gray MC, Donato GM, Jones FR, Kim T, Hewlett EL (2004). «Вновь секретируемый токсин аденилатциклазы отвечает за интоксикацию целевых клеток Bordetella pertussis ». Mol. Microbiol . 53 (6): 1709–19. doi :10.1111/j.1365-2958.2004.04227.x. PMID  15341649. S2CID  22884606.
  13. ^ Uhl M, Miller J (1994). «Автофосфорилирование и фосфоперенос в каскаде передачи сигнала Bordetella pertussis BvgAS». Proc Natl Acad Sci USA . 91 (3): 1163–67. Bibcode : 1994PNAS...91.1163U. doi : 10.1073 /pnas.91.3.1163 . PMC 521474. PMID  8302847. 
  14. ^ Steffen P, Goyard S, Ullmann A (1996). «Фосфорилированный BvgA достаточен для транскрипционной активации генов, регулируемых вирулентностью, в Bordetella pertussis». EMBO J . 15 (1): 102–09. doi :10.1002/j.1460-2075.1996.tb00338.x. PMC 449922 . PMID  8598192. 
  15. ^ Akerley B, Monack D, Falkow S, Miller J (1992). «Локус bvgAS отрицательно контролирует подвижность и синтез жгутиков у Bordetella bronchiseptica». J Bacteriol . 174 (3): 980–90. doi :10.1128 / jb.174.3.980-990.1992. PMC 206178. PMID  1370665. 
  16. ^ Merkel T, Stibitz S (1995). «Идентификация локуса, необходимого для регуляции генов, подавленных bvg, в Bordetella pertussis». J Bacteriol . 177 (10): 2727–36. doi :10.1128/jb.177.10.2727-2736.1995. PMC 176943. PMID  7751282 . 
  17. ^ Beattie D, Mahan M, Mekalanos J (1993). «Связывание репрессора с регуляторным сайтом в кодирующей последовательности ДНК достаточно для обеспечения транскрипционной регуляции генов, подавленных vir (генов vrg) в Bordetella pertussis». J Bacteriol . 175 (2): 519–27. doi :10.1128/jb.175.2.519-527.1993. PMC 196167. PMID  8419298 . 
  18. ^ ab Cotter P, Miller J (1997). «Мутация в гене Bordetella bronchiseptica bvgS приводит к снижению вирулентности и повышению устойчивости к голоданию, а также определяет новый класс антигенов, регулируемых Bvg». Mol Microbiol . 24 (4): 671–85. doi :10.1046/j.1365-2958.1997.3821741.x. PMID  9194696. S2CID  285961.
  19. ^ van den Akker W (1997). " Bordetella bronchiseptica оказывает контролируемое BvgAS цитотоксическое действие при взаимодействии с эпителиальными клетками". FEMS Microbiol Lett . 156 (2): 239–44. doi :10.1111/j.1574-6968.1997.tb12734.x. PMID  9513272.
  20. ^ ab Burke A (26 мая 2017 г.). "5 фактов о вакцине против бордетеллеза для собак". Американский клуб собаководства . Получено 21 апреля 2023 г.
  21. ^ Гардинер Дж. (2019-03-27). «Руководство по вакцинации собак и кошек». Темы здоровья животных / Факультет ветеринарной медицины . Получено 2023-04-21 .
  22. ^ "Как работают вакцины от бордетеллеза". HowStuffWorks . 2009-01-23 . Получено 2023-04-21 .
  23. ^ Ларсон, Лори и Тиль, Блисс и Шарп, Патрисия и Шульц, Рональд. (2013). «Сравнительное исследование защитного иммунитета, обеспечиваемого пероральными, интраназальными и парентеральными вакцинами против Bordetella bronchiseptica у собак». Международный журнал прикладных исследований в ветеринарной медицине . 11. 153–160.

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

  1. ^ Брайант, К. (23 января 2009 г.). Как работают вакцины от бордетеллеза. Получено 18 ноября 2020 г. с сайта https://animals.howstuffworks.com/pets/pet-travel/bordetella-vaccine1.htm.
  2. ^ Берк, А. (2018, 13 июля). 5 фактов о вакцине против бордетеллеза для собак. Получено 22 октября 2020 г. с сайта https://www.akc.org/expert-advice/health/facts-bordetella-vaccine-dogs/
  3. ^ Гардинер, Дж. (2020, 11 августа). Руководство по вакцинации собак и кошек. Получено 18 ноября 2020 г. с сайта 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 L. Cavaco и 1062719808 809797198 J. Shen, ред.). Устойчивость к противомикробным препаратам у бактерий от домашнего скота и животных-компаньонов, 365–375. doi :10.1128/9781555819804.ch16
  5. ^ Ларсон, Лори и Тиль, Блисс и Шарп, Патрисия и Шульц, Рональд. (2013). «Сравнительное исследование защитного иммунитета, обеспечиваемого пероральными, интраназальными и парентеральными вакцинами против Bordetella bronchiseptica у собак». Международный журнал прикладных исследований в ветеринарии . 11. 153–160