Salmonella — род палочковидных(бацилл) грамотрицательных бактерий семейства Enterobacteriaceae . Известны два вида Salmonella : Salmonella enterica и Salmonella bongori . S. enterica является типовым видом и далее делится на шесть подвидов [2] [3] , которые включают более 2650 серотипов . [4] Salmonella была названа в честь Дэниела Элмера Салмона (1850–1914), американского ветеринарного врача .
Виды сальмонелл являются неспорообразующими , преимущественно подвижными энтеробактериями с диаметром клеток от 0,7 до 1,5 мкм , длиной от 2 до 5 мкм и перитрихиальными жгутиками (по всему телу клетки, что позволяет им двигаться). [5] Они являются хемотрофами , получающими энергию из реакций окисления и восстановления , используя органические источники. Они также являются факультативными анаэробами , способными генерировать аденозинтрифосфат с кислородом («аэробно»), когда он доступен, или используя другие акцепторы электронов или ферментацию («анаэробно»), когда кислород недоступен. [5]
Виды сальмонелл являются внутриклеточными патогенами , [6] некоторые серотипы которых вызывают такие заболевания, как сальмонеллез . Большинство инфекций происходит из-за употребления пищи, загрязненной фекалиями. Серотипы брюшного тифа сальмонеллы могут передаваться только между людьми и могут вызывать пищевые заболевания , а также брюшной тиф и паратиф. Брюшной тиф вызывается проникновением брюшнотифозной сальмонеллы в кровоток, а также распространением по всему телу, проникновением в органы и выделением эндотоксинов (септическая форма). Это может привести к опасному для жизни гиповолемическому шоку и септическому шоку и требует интенсивной терапии , включая антибиотики .
Серотипы нетифозной сальмонеллы являются зоонозными и могут передаваться от животных и между людьми. Обычно они поражают только желудочно-кишечный тракт и вызывают сальмонеллез, симптомы которого можно устранить без антибиотиков. Однако в странах Африки к югу от Сахары нетифозная сальмонелла может быть инвазивной и вызывать паратиф , который требует немедленного лечения антибиотиками. [7]
Род Salmonella является частью семейства Enterobacteriaceae. Его таксономия была пересмотрена и может привести к путанице. Род состоит из двух видов, S. bongori и S. enterica , последний из которых делится на шесть подвидов: S. e. enterica , S. e. salamae , S. e. arizonae , S. e. diarizonae , S. e. houtenae и S. e. indica . [8] [9] Таксономическая группа содержит более 2500 серотипов (также сероваров), определенных на основе соматического O ( липополисахаридного ) и жгутикового H антигенов ( классификация Кауфмана–Уайта ). Полное название серотипа приводится как, например, Salmonella enterica subsp. enterica серотип Typhimurium, но может быть сокращен до Salmonella Typhimurium. Дальнейшая дифференциация штаммов для содействия клиническому и эпидемиологическому исследованию может быть достигнута путем тестирования чувствительности к антибиотикам и другими методами молекулярной биологии, такими как электрофорез в пульсирующем поле , мультилокусное типирование последовательностей и, все чаще, секвенирование всего генома . Исторически сальмонеллы были клинически классифицированы как инвазивные (брюшнотифозные) или неинвазивные (нетифозные сальмонеллы) на основе предпочтений хозяина и проявлений заболевания у людей. [10]
Сальмонелла была впервые обнаружена в 1880 году Карлом Эбертом в пейеровых бляшках и селезенках больных брюшным тифом. [11] Четыре года спустя Георг Теодор Гаффки смог вырастить патоген в чистой культуре. [12] Год спустя ученый-медик Теобальд Смит открыл то, что позже стало известно как Salmonella enterica (var. Choleraesuis). В то время Смит работал ассистентом исследовательской лаборатории в ветеринарном отделе Министерства сельского хозяйства США . Отдел находился под управлением Дэниела Элмера Салмона , ветеринарного патолога. [13] Первоначально считалось, что Salmonella Choleraesuis является возбудителем холеры свиней , поэтому Салмон и Смит назвали ее «пациентом холеры свиней». Название сальмонелла не использовалось до 1900 года, когда Жозеф Леон Линьер предложил назвать патоген, открытый группой Салмона, сальмонеллой в его честь. [14] : 16
В конце 1930-х годов австралийский бактериолог Нэнси Аткинсон основала лабораторию по типированию сальмонелл — одну из трех в мире на тот момент — в Лаборатории патологии и бактериологии правительства Южной Австралии в Аделаиде (позднее Институт медицинских и ветеринарных наук). Именно здесь Аткинсон описала несколько новых штаммов сальмонелл, включая Salmonella Adelaide, которая была выделена в 1943 году. Аткинсон опубликовала свою работу о сальмонеллах в 1957 году. [15]
Серотипирование проводится путем смешивания клеток с антителами к определенному антигену. Это может дать некоторое представление о риске. Исследование 2014 года показало, что S. Reading очень распространен среди образцов молодых индеек , но не является значительным фактором, способствующим сальмонеллезу человека. [16] Серотипирование может помочь в определении источника заражения путем сопоставления серотипов у людей с серотипами в предполагаемом источнике инфекции. [17] Соответствующее профилактическое лечение может быть определено на основе известной устойчивости серотипа к антибиотикам. [18]
Более новые методы «серотипирования» включают xMAP и ПЦР в реальном времени , два метода, основанные на последовательностях ДНК вместо реакций антител. Эти методы могут быть потенциально быстрее, благодаря достижениям в технологии секвенирования. Эти системы «молекулярного серотипирования» фактически выполняют генотипирование генов, которые определяют поверхностные антигены. [19] [20]
Большинство подвидов сальмонеллы продуцируют сероводород , [21] который можно легко обнаружить, выращивая их на средах, содержащих сульфат железа , например, используемых в тесте на тройной сахар с железом . Большинство изолятов существуют в двух фазах: подвижной и неподвижной. Культуры, которые неподвижны при первичном культивировании, можно перевести в подвижную фазу с помощью пробирки Крейги или планшета с кюветой. [22] Бульон RVS можно использовать для обогащения видов сальмонеллы для обнаружения в клиническом образце. [23]
Сальмонеллу также можно обнаружить и субтипировать с помощью мультиплексной [24] или полимеразной цепной реакции в реальном времени (ПЦР) [25] из извлеченной ДНК сальмонеллы .
Математические модели кинетики роста сальмонелл были разработаны для курицы, свинины, томатов и дынь. [26] [27] [28] [29] [30] Сальмонеллы размножаются бесполым путем с интервалом деления клеток 40 минут. [14] [16] [17] [18]
Виды сальмонеллы ведут преимущественно связанный с хозяином образ жизни, но было обнаружено, что бактерии способны сохраняться в условиях ванной комнаты в течение недель после заражения и часто изолируются от источников воды, которые действуют как резервуары бактерий и могут способствовать передаче между хозяевами. [31] Сальмонелла печально известна своей способностью выживать при высыхании и может сохраняться в течение многих лет в сухой среде и пищевых продуктах. [32]
Бактерии не уничтожаются замораживанием, [33] [34] но ультрафиолетовый свет и тепло ускоряют их разрушение. Они погибают после нагревания до 55 °C (131 °F) в течение 90 минут или до 60 °C (140 °F) в течение 12 минут, [35] хотя при инокуляции в жирных, жидких субстанциях, таких как арахисовое масло, они приобретают термостойкость и могут выживать до 90 °C (194 °F) в течение 30 минут. [36] Для защиты от заражения сальмонеллой рекомендуется нагревать пищу до внутренней температуры 75 °C (167 °F). [37] [38]
Виды сальмонеллы можно обнаружить в пищеварительном тракте людей и животных, особенно рептилий. Сальмонелла на коже рептилий или амфибий может передаваться людям, которые контактируют с животными. [39] Пища и вода также могут быть загрязнены бактериями, если они контактируют с фекалиями инфицированных людей или животных. [40]
Первоначально каждый «вид» сальмонеллы был назван в соответствии с клиническими соображениями, например, Salmonella typhi-murium (мышиный тиф), S. cholerae-suis (свиная холера). После того, как было признано, что специфичность хозяина не существует для многих видов, новые штаммы получили видовые названия в соответствии с местом, где новый штамм был выделен. [41]
В 1987 году Ле Минор и Попофф использовали молекулярные данные, чтобы доказать, что Salmonella состоит только из одного вида, S. enterica , превратив бывшие названия «видов» в серотипы . [42] В 1989 году Ривз и др. предложили, чтобы серотип V оставался отдельным видом, возродив название S. bongori . [43] Таким образом, сложилась текущая (к 2005 году) номенклатура с шестью признанными подвидами S. enterica : enterica (серотип I), salamae (серотип II), arizonae (IIIa), diarizonae (IIIb), houtenae (IV) и indica (VI). [3] [44] [45] [46] Поскольку специалисты по инфекционным заболеваниям не знакомы с новой номенклатурой, традиционная номенклатура остается общепринятой. [ необходима ссылка ]
Серотип или серовар — это классификация сальмонелл , основанная на антигенах, которые представляет организм. Схема классификации Кауфмана–Уайта отличает серологические разновидности друг от друга. Серотипы обычно объединяются в группы подвидов после рода и вида, причем серотипы/серовары пишутся заглавными буквами, но не курсивом: примером является Salmonella enterica serovar Typhimurium. Более современные подходы к типированию и подтипированию сальмонелл включают методы на основе ДНК, такие как пульсирующий гель-электрофорез , многолокусный VNTR-анализ , многолокусное последовательное типирование и методы на основе мультиплексной ПЦР . [47] [48]
В 2005 году был предложен третий вид, Salmonella subterranea , но, по данным Всемирной организации здравоохранения , сообщаемая бактерия не принадлежит к роду Salmonella . [49] В 2016 году было предложено отнести S. subterranea к Atlantibacter subterranea , [50] но LPSN отклоняет это как недействительную публикацию , поскольку она была сделана за пределами IJSB и IJSEM. [51] GTDB и NCBI согласны с переназначением 2016 года. [52] [53]
В GTDB RS202 сообщается, что S. arizonae , S. diarizonae и S. houtenae должны быть отдельными видами. [54]
Виды сальмонелл являются факультативными внутриклеточными патогенами . [6] Сальмонелла может проникать в различные типы клеток, включая эпителиальные клетки , М-клетки , макрофаги и дендритные клетки . [55] Как факультативный анаэробный организм , сальмонелла использует кислород для производства аденозинтрифосфата (АТФ) в аэробных средах (т. е. когда кислород доступен). Однако в анаэробных средах (т. е. когда кислород недоступен) сальмонелла производит АТФ путем ферментации — то есть путем замены вместо кислорода по крайней мере одного из четырех акцепторов электронов в конце цепи переноса электронов: сульфата , нитрата , серы или фумарата (все они менее эффективны, чем кислород). [56]
Большинство инфекций происходит из-за употребления пищи, загрязненной фекалиями животных или человека (например, с рук работника общественного питания в коммерческой столовой). Серотипы сальмонелл можно разделить на две основные группы — тифозные и нетифозные. Тифозные серотипы включают Salmonella Typhi и Salmonella Paratyphi A, которые адаптированы к человеку и не встречаются у других животных. Нетифозные серотипы более распространены и обычно вызывают самокупирующиеся желудочно-кишечные заболевания . Они могут инфицировать ряд животных и являются зоонозными , то есть могут передаваться от человека к другим животным. [57] [ необходима цитата ]
Патогенность сальмонеллы и взаимодействие с хозяином широко изучались с 2010-х годов. Большинство важных вирулентных генов сальмонеллы закодированы в пяти островах патогенности — так называемых островах патогенности сальмонеллы (SPI). Они кодируются хромосомами и вносят значительный вклад во взаимодействие бактерии и хозяина. Другие признаки, такие как плазмиды, жгутики или белки, связанные с биопленкой , могут способствовать инфекции. SPI регулируются сложными и тонко настроенными регуляторными сетями, которые допускают экспрессию генов только при наличии правильных экологических стрессов. [58]
Молекулярное моделирование и анализ активного центра гомолога SdiA, предполагаемого сенсора кворума патогенности Salmonella typhimurium, выявляют специфические паттерны связывания транскрипционных регуляторов AHL. [59] Также известно, что ген вирулентности плазмиды Salmonella spvB усиливает бактериальную вирулентность, ингибируя аутофагию. [60]
Брюшной тиф вызывается серотипами сальмонелл , которые строго адаптированы к человеку или высшим приматам — к ним относятся Salmonella Typhi , Paratyphi A, Paratyphi B и Paratyphi C. При системной форме заболевания сальмонеллы по лимфатической системе кишечника попадают в кровь больных (брюшнотифозная форма) и переносятся в различные органы (печень, селезенку, почки), образуя вторичные очаги (септическая форма). Эндотоксины в первую очередь действуют на сосудистый и нервный аппарат, что приводит к повышению проницаемости и снижению тонуса сосудов, нарушению терморегуляции, рвоте и диарее. При тяжелых формах заболевания теряется достаточно жидкости и электролитов, что нарушает водно-солевой обмен, снижает объем циркулирующей крови и артериальное давление и вызывает гиповолемический шок . Может также развиться септический шок . Шок смешанного характера (с признаками как гиповолемического, так и септического шока) чаще встречается при тяжелом сальмонеллезе . В тяжелых случаях в результате поражения почек вследствие гипоксии и токсемии могут развиться олигурия и азотемия . [ необходима ссылка ]
Инфицирование нетифозными серотипами сальмонеллы обычно приводит к пищевому отравлению . Инфицирование обычно происходит, когда человек употребляет пищу, содержащую высокую концентрацию [ необходимо разъяснение ] бактерий. Младенцы и маленькие дети гораздо более восприимчивы к заражению, которое легко достигается при употреблении небольшого количества [ необходимо разъяснение ] бактерий. У младенцев возможно заражение через вдыхание пыли, содержащей бактерии. [ необходимо цитирование ]
Организмы попадают через пищеварительный тракт и должны быть проглочены в больших количествах, чтобы вызвать заболевание у здоровых взрослых. Инфекция может начаться только после того, как живые сальмонеллы (а не только токсины, продуцируемые сальмонеллами ) достигают желудочно-кишечного тракта. Некоторые из микроорганизмов погибают в желудке, в то время как выжившие попадают в тонкий кишечник и размножаются в тканях. Желудочная кислотность отвечает за уничтожение большинства проглоченных бактерий, но сальмонелла развила определенную степень толерантности к кислой среде, которая позволяет подгруппе проглоченных бактерий выживать. [61] Бактериальные колонии также могут оказаться в ловушке слизи, вырабатываемой в пищеводе. К концу инкубационного периода близлежащие клетки хозяина отравляются эндотоксинами, выделяемыми из мертвых сальмонелл. Местной реакцией на эндотоксины является энтерит и желудочно-кишечное расстройство. [ необходима цитата ]
Известно около 2000 серотипов нетифозной сальмонеллы , которые могут быть причиной до 1,4 миллиона заболеваний в Соединенных Штатах каждый год. К людям, подверженным риску тяжелого заболевания, относятся младенцы, пожилые люди, реципиенты трансплантированных органов и люди с ослабленным иммунитетом. [40]
В то время как в развитых странах нетифозные серотипы в основном проявляются в виде желудочно-кишечных заболеваний, в странах Африки к югу от Сахары эти серотипы могут создавать серьезную проблему при инфекциях кровотока и являются наиболее часто выделяемыми бактериями из крови у тех, у кого наблюдается лихорадка. Инфекции кровотока, вызванные нетифозными сальмонеллами в Африке, как сообщалось в 2012 году, имели уровень летальности 20–25%. Большинство случаев инвазивной нетифозной инфекции сальмонеллы (iNTS) вызываются Salmonella enterica Typhimurium или Salmonella enterica Enteritidis. Новая форма Salmonella Typhimurium (ST313) появилась на юго-востоке африканского континента 75 лет назад, за ней последовала вторая волна, которая пришла из Центральной Африки 18 лет спустя. Эта вторая волна iNTS, возможно, возникла в бассейне реки Конго и на раннем этапе приобрела ген, который сделал ее устойчивой к антибиотику хлорамфениколу . Это создало необходимость использования дорогих антимикробных препаратов в районах Африки, которые были очень бедны, что затрудняло лечение. Считается, что повышенная распространенность iNTS в странах Африки к югу от Сахары по сравнению с другими регионами обусловлена большой долей африканского населения с некоторой степенью подавления или нарушения иммунитета из-за бремени ВИЧ , малярии и недоедания, особенно у детей. Генетическая структура iNTS эволюционирует в более похожую на тиф бактерию, способную эффективно распространяться по всему организму человека. Сообщается, что симптомы разнообразны, включая лихорадку, гепатоспленомегалию и респираторные симптомы, часто при отсутствии желудочно-кишечных симптомов. [62]
Из-за того, что сальмонеллез считается спорадическим, от 60% до 80% случаев заражения сальмонеллой остаются недиагностированными. [63] В марте 2010 года был завершен анализ данных, чтобы оценить уровень заболеваемости в 1140 на 100 000 человеко-лет. В том же анализе 93,8 миллиона случаев гастроэнтерита были вызваны инфекциями сальмонеллы. На 5-м процентиле предполагаемое количество составило 61,8 миллиона случаев, а на 95-м процентиле предполагаемое количество составило 131,6 миллиона случаев. Оценочное количество смертей из-за сальмонеллы составило приблизительно 155 000 смертей. [64] В 2014 году в таких странах, как Болгария и Португалия, дети до 4 лет имели в 32 и 82 раза больше вероятности, соответственно, заразиться сальмонеллезом. [65] Наиболее восприимчивы к инфекции: дети, беременные женщины, пожилые люди и люди с дефицитом иммунной системы. [66]
Факторы риска заражения сальмонеллой включают в себя различные продукты питания. Мясо, такое как курица и свинина, может быть заражено. Различные овощи и ростки также могут содержать сальмонеллу. Наконец, различные обработанные продукты, такие как куриные наггетсы и пироги в горшочках, также могут содержать эту бактерию. [67]
Успешные формы профилактики исходят от существующих организаций, таких как FDA , Министерство сельского хозяйства США и Служба безопасности и инспекции пищевых продуктов . Все эти организации создают стандарты и проводят инспекции для обеспечения общественной безопасности в США. Например, агентство FSIS, работающее с Министерством сельского хозяйства США, имеет План действий по борьбе с сальмонеллой. Недавно, в феврале 2016 года, оно получило двухлетнее обновление плана. Их достижения и стратегии по сокращению заражения сальмонеллой представлены в планах. [68] Центры по контролю и профилактике заболеваний также предоставляют ценную информацию о профилактической помощи, например, о том, как безопасно обращаться с сырыми продуктами и правильно хранить эти продукты. В Европейском союзе Европейское управление по безопасности пищевых продуктов разработало профилактические меры посредством управления рисками и оценки рисков. С 2005 по 2009 год EFSA внедрило подход к снижению воздействия сальмонеллы . Их подход включал оценку риска и управление рисками домашней птицы, что привело к сокращению случаев заражения вдвое. [69] В Латинской Америке была введена пероральная вакцина против сальмонеллы у домашней птицы, разработанная доктором Шерри Лейтон, которая предотвращает заражение птиц бактериями. [70]
Недавняя вспышка Salmonella Typhimurium была связана с шоколадом, произведенным в Бельгии, что привело к прекращению производства шоколада Kinder в стране. [71] [72]
В Германии необходимо сообщать об инфекциях пищевого происхождения. [73] С 1990 по 2016 год число официально зарегистрированных случаев сократилось с примерно 200 000 до примерно 13 000 случаев. [74] В Соединенных Штатах, по оценкам, ежегодно регистрируется около 1 200 000 случаев заражения сальмонеллой . [75] Исследование Всемирной организации здравоохранения показало, что в 2000 году было зарегистрировано 21 650 974 случая брюшного тифа, 216 510 из которых закончились смертью, а также 5 412 744 случая паратифа. [76]
Механизмы заражения различаются между тифозными и нетифозными серотипами из-за их различных целей в организме и различных симптомов, которые они вызывают. Обе группы должны проникнуть, пересекая барьер, созданный стенкой кишечной клетки, но как только они преодолевают этот барьер, они используют разные стратегии, чтобы вызвать заражение. [ необходима цитата ]
Во время перемещения к целевым тканям в желудочно-кишечном тракте сальмонелла подвергается воздействию желудочной кислоты, детергентоподобной активности желчи в кишечнике, уменьшению подачи кислорода, конкурирующей нормальной кишечной флоры и, наконец, антимикробным пептидам, присутствующим на поверхности клеток, выстилающих стенку кишечника. Все это формирует стрессы, которые сальмонелла может чувствовать и на которые реагирует, и они формируют факторы вирулентности и, таким образом, регулируют переход от их обычного роста в кишечнике к вирулентности . [77]
Переход к вирулентности открывает доступ к репликационной нише внутри хозяина (например, человека) и может быть разделен на несколько стадий: [ необходима цитата ]
Нетифозные серотипы преимущественно проникают в М-клетки на стенке кишечника посредством бактериально-опосредованного эндоцитоза , процесса, связанного с воспалением кишечника и диареей. Они также способны нарушать плотные соединения между клетками стенки кишечника, нарушая способность клеток останавливать поток ионов , воды и иммунных клеток в кишечник и из него. Считается, что сочетание воспаления, вызванного бактериально-опосредованным эндоцитозом, и нарушения плотных соединений вносит значительный вклад в индукцию диареи. [78]
Сальмонеллы также способны преодолевать кишечный барьер посредством фагоцитоза и трафика CD18 -положительных иммунных клеток, что может быть ключевым механизмом для тифозной инфекции сальмонеллы . Считается, что это более скрытый способ прохождения кишечного барьера и, следовательно, может способствовать тому, что для заражения требуется меньшее количество тифозных сальмонелл , чем нетифозных сальмонелл . [78] Клетки сальмонелл способны проникать в макрофаги посредством макропиноцитоза . [79] Тифозные серотипы могут использовать это для распространения по всему организму через систему мононуклеарных фагоцитов , сеть соединительной ткани, которая содержит иммунные клетки и окружает ткани, связанные с иммунной системой по всему организму. [78]
Большая часть успеха сальмонеллы в вызывании инфекции приписывается двум системам секреции типа III (T3SS), которые экспрессируются в разное время во время инфекции. T3SS-1 обеспечивает инъекцию бактериальных эффекторов в цитозоль хозяина. Эти эффекторы T3SS-1 стимулируют образование мембранных складок, позволяющих поглощать сальмонеллу нефагоцитарными клетками . Сальмонелла также находится в мембраносвязанном отсеке, называемом вакуолью, содержащей сальмонеллу (SCV). Подкисление SCV приводит к экспрессии T3SS-2. Секреция эффекторов T3SS-2 сальмонеллой необходима для ее эффективного выживания в цитозоле хозяина и установления системного заболевания. [78] Кроме того, обе T3SS участвуют в колонизации кишечника, индукции воспалительных реакций кишечника и диареи. Эти системы содержат множество генов, которые должны работать совместно для достижения инфекции. [ требуется цитата ]
Токсин AvrA, вводимый системой секреции SPI1 типа III S. Typhimurium , подавляет врожденную иммунную систему за счет своей активности серин / треонинацетилтрансферазы и требует связывания с фитиновой кислотой (IP6) эукариотической клетки-мишени . [80] Это делает хозяина более восприимчивым к инфекции. [ необходима цитата ]
Известно, что сальмонеллез может вызывать боль в спине или спондилез . Он может проявляться в пяти клинических моделях: инфекция желудочно-кишечного тракта, брюшной тиф, бактериемия, местная инфекция и хроническое резервуарное состояние. Первоначальными симптомами являются неспецифическая лихорадка, слабость и миалгия среди прочих. В состоянии бактериемии он может распространяться на любые части тела, что вызывает локализованную инфекцию или образует абсцессы. Формы локализованных инфекций сальмонеллы включают артрит, инфекцию мочевыводящих путей, инфекцию центральной нервной системы, инфекцию костей, инфекцию мягких тканей и т. д. [81] Инфекция может оставаться в латентной форме в течение длительного времени, и когда функция ретикулярных эндотелиальных клеток ухудшается, она может активироваться и, следовательно, может вторично вызывать распространение инфекции в кости через несколько месяцев или несколько лет после острого сальмонеллеза. [81]
Исследование Имперского колледжа Лондона 2018 года также показывает, как сальмонелла разрушает определенные ветви иммунной системы (например, 3 из 5 белков NF-kappaB ), используя семейство эффекторов цинковой металлопротеиназы , оставляя другие нетронутыми. [82] Также сообщалось о сальмонеллезном абсцессе щитовидной железы. [83]
Отличительной чертой патогенеза сальмонелл является способность бактерии выживать и размножаться внутри фагоцитов . Фагоциты вырабатывают агенты, повреждающие ДНК, такие как оксид азота и радикалы кислорода, в качестве защиты от патогенов. Таким образом, виды сальмонелл должны сталкиваться с атакой молекул, которые бросают вызов целостности генома. Бухмейер и др. [84] показали, что мутанты S. enterica, лишенные функции белка RecA или RecBC, очень чувствительны к окислительным соединениям, синтезируемым макрофагами, и, кроме того, эти результаты указывают на то, что успешное системное инфицирование S. enterica требует рекомбинационного восстановления повреждений ДНК, опосредованного RecA и RecBC. [84] [85]
S. enterica , через некоторые из своих серотипов, таких как Typhimurium и Enteritidis, демонстрирует признаки того, что он способен заражать несколько различных видов млекопитающих-хозяев, в то время как другие серотипы, такие как Typhi, по-видимому, ограничены только несколькими хозяевами. [ 86] Два способа, которыми серотипы сальмонеллы адаптировались к своим хозяевам, — это потеря генетического материала и мутация. У более сложных видов млекопитающих иммунные системы , которые включают патоген-специфические иммунные реакции, нацелены на серовары сальмонеллы , связывая антитела с такими структурами, как жгутики. Таким образом, сальмонелла , которая потеряла генетический материал, который кодирует формирование жгутика, может уклоняться от иммунной системы хозяина . [87] Лидерная РНК mgtC из гена вирулентности бактерий (оперон mgtCBR) снижает выработку флагеллина во время инфекции путем прямого спаривания оснований с мРНК гена fljB , кодирующего флагеллин, и способствует деградации. [88] В исследовании Киселы и др. , было обнаружено, что более патогенные серовары S. enterica имеют определенные общие адгезины, которые развились в результате конвергентной эволюции. [89] Это означает, что, поскольку эти штаммы сальмонелл подвергались воздействию схожих условий, таких как иммунная система, схожие структуры развивались отдельно, чтобы свести на нет эти схожие, более продвинутые защиты у хозяев. Хотя остается много вопросов о том, как сальмонелла эволюционировала в так много разных типов, сальмонелла могла эволюционировать через несколько фаз. Например, как предположили Баумлер и др. , сальмонелла, скорее всего, эволюционировала посредством горизонтального переноса генов и посредством образования новых сероваров из-за дополнительных островов патогенности , а также посредством аппроксимации ее предков. [90] Таким образом, сальмонелла могла эволюционировать во множество своих различных серотипов, получая генетическую информацию от разных патогенных бактерий. Наличие нескольких островов патогенности в геноме разных серотипов придало этой теории достоверность. [90]
Salmonella sv. Newport демонстрирует признаки адаптации к образу жизни, связанному с колонизацией растений, что может играть роль в его непропорциональной ассоциации с болезнями пищевого происхождения, связанными с производством. Сообщалось, что различные функции, выбранные для сохранения sv. Newport в томатах, аналогичны функциям, выбранным для sv. Typhimurium у животных-хозяев. [91] Ген papA , который является уникальным для sv. Newport, способствует приспособленности штамма к томатам и имеет гомологов в геномах других Enterobacteriaceae, которые способны колонизировать растения и животных-хозяев. [91]
В дополнение к их важности как патогенов, нетифозные виды сальмонелл, такие как S. enterica серовар Typhimurium, обычно используются в качестве гомологов тифозных видов. Многие результаты переносимы, и это снижает опасность для исследователя в случае заражения, но также ограничено. Например, невозможно изучать специфические тифозные токсины с использованием этой модели. [92] Однако сильные исследовательские инструменты, такие как широко используемая модель гастроэнтерита кишечника мышей , основаны на использовании Salmonella Typhimurium. [93]
Для генетики S. Typhimurium сыграл важную роль в разработке генетических инструментов, которые привели к пониманию фундаментальной бактериальной физиологии. Эти разработки стали возможны благодаря открытию первого обобщенного трансдуцирующего фага P22 [ 94] в S. Typhimurium, что позволило быстро и легко проводить генетическое редактирование . В свою очередь, это сделало возможным тонкий структурный генетический анализ. Большое количество мутантов привело к пересмотру генетической номенклатуры бактерий. [95] Многие из применений транспозонов в качестве генетических инструментов, включая доставку транспозонов, мутагенез и построение хромосомных перестроек, также были разработаны в S. Typhimurium. Эти генетические инструменты также привели к простому тесту на канцерогены, тесту Эймса. [96]
Фаги, как естественная альтернатива традиционным противомикробным препаратам, признаны высокоэффективными средствами контроля сальмонеллы и других пищевых бактерий. [97]
Геномы S. enterica были реконструированы из человеческих останков возрастом до 6500 лет по всей Западной Евразии, что свидетельствует о географически широко распространенном заражении системным S. enterica в доисторические времена и возможной роли процесса неолитизации в эволюции адаптации хозяина. [98] [99] Дополнительные реконструированные геномы из колониальной Мексики предполагают, что S. enterica является причиной cocoliztli , эпидемии в Новой Испании в XVI веке . [100]
Различия в смертности между полностью неповрежденными и преимущественно травмированными популяциями были небольшими и постоянными (уровень 5%) с гипотезой об отсутствии различий.
Небольшое снижение жизнеспособной популяции трех видов было отмечено на инокулированных половинках орехов пекан, хранившихся при -18, -7 и 5°C в течение 32 недель.