Coxiella burnetii — облигатный внутриклеточный бактериальный патоген, возбудитель Ку-лихорадки . [1] Род Coxiella морфологически похож на Rickettsia , но имеет ряд генетических и физиологических различий. C. burnetii — небольшая грамотрицательная коккобациллярная бактерия ,обладающая высокой устойчивостью к стрессам окружающей среды, таким как высокая температура, осмотическое давление и ультрафиолетовый свет. Эти характеристики приписываются мелкоклеточной форме организма, которая является частью двухфазного цикла развития, включая более метаболически и репликативно активную крупноклеточную форму. [2] Он может выдерживать стандартные дезинфицирующие средства и устойчив ко многим другим изменениям окружающей среды, подобным тем, которые присутствуют в фаголизосоме . [3]
История и именование
Исследования 1920-х и 1930-х годов выявили новый тип риккетсий , выделенный из клещей и способный проходить через фильтры . Первое описание того, что могло быть Coxiella burnetii, было опубликовано в 1930 году Хидейо Ногути , но, поскольку его образцы не сохранились, остается неясным, был ли это тот же организм. Окончательные описания были опубликованы в конце 1930-х годов в рамках исследования причин Ку-лихорадки Эдвардом Холбруком Дерриком и Макфарлейном Бернетом в Австралии, а также Геральдом Ри Коксом и Гордоном Дэвисом в Лаборатории Скалистых гор (RML) в Соединенных Штатах. [4]
Команда RML предложила название Rickettsiadiaporica , происходящее от греческого слова, обозначающего способность проходить через поры фильтра, чтобы не называть его в честь Кокса или Дэвиса, если описание Ногучи действительно имело приоритет. Примерно в то же время Деррик предложил название Rickettsia burnetii в знак признания вклада Бёрнета в идентификацию организма как Rickettsia . Когда стало ясно, что этот вид значительно отличается от других риккетсий , его сначала возвели в подрод, названный в честь Кокса, Coxiella , а затем в 1948 году до собственного рода с таким же названием, предложенного Корнелиусом Б. Филипом, другим исследователем RML. [4] Исследования 1960–1970-х годов, проведенные французским канадско-американским микробиологом и вирусологом Полем Фисетом, сыграли важную роль в разработке первой успешной вакцины против Ку-лихорадки. [5]
Коксиеллу было трудно изучать, поскольку ее нельзя было воспроизвести вне хозяина. Однако в 2009 году ученые сообщили о методе, позволяющем бактериям расти в аксенической культуре, и предположили, что этот метод может быть полезен для изучения других патогенов. [6]
Патогенез
Иммуногистохимическое обнаружение C. burnetii в резецированном сердечном клапане 60-летнего мужчины с эндокардитом Ку-лихорадки, Кайенна, Французская Гвиана, для окрашивания использовали моноклональные антитела против C. burnetii и гематоксилин: исходное увеличение ×50.
ID 50 (доза, необходимая для заражения 50% подопытных) — ингаляционный; т.е. вдыхание одного организма приведет к заболеванию 50% населения. Это чрезвычайно низкая инфекционная доза (требуется всего 1–10 микроорганизмов), что делает C. burnetii одним из наиболее заразных известных организмов. [7] [8] Заболевание протекает в две стадии: острая стадия, которая проявляется головными болями, ознобом и респираторными симптомами, и коварная хроническая стадия.
Хотя большинство инфекций проходят спонтанно, лечение тетрациклином или доксициклином , по-видимому, сокращает продолжительность симптомов и снижает вероятность хронической инфекции. Комбинация эритромицина и рифампина высокоэффективна при лечении заболевания, а вакцинация вакциной Q-VAX ( CSL ) эффективна для его профилактики. [ нужна цитата ]
Бактерии используют систему секреции типа IVB, известную как Icm/Dot (внутриклеточное размножение/дефект генов транспортировки органелл), для инъекции более 100 эффекторных белков в хозяина. Эти эффекторы повышают способность бактерий выживать и расти внутри клетки-хозяина, модулируя многие пути клетки-хозяина, включая блокирование гибели клеток, ингибирование иммунных реакций и изменение движения везикул. [9] [10] [11] У Legionella pneumophila , которая использует ту же систему секреции, а также вводит эффекторы, выживаемость увеличивается, поскольку эти белки препятствуют слиянию содержащей бактерии вакуоли с эндосомами деградации хозяина . [12]
Использование в качестве биологического оружия
Соединенные Штаты завершили свою программу биологической войны в 1969 году. Когда это произошло, C. burnetii был одним из семи агентов, которые они стандартизировали как биологическое оружие. [13]
Геномика
Существует по меньшей мере 75 [14] полностью секвенированных геномов штаммов Coxiella burnetii [15] , каждый из которых содержит около 2,1 Мб ДНК и кодирует около 2100 открытых рамок считывания; 746 (или около 35%) из этих генов не имеют известной функции.
У бактерий малые регуляторные РНК активируются в условиях стресса и вирулентности. Малые РНК Coxiella burnetii (CbSR 1, 11, 12 и 14) кодируются в межгенной области (IGR). CbSR 2, 3, 4 и 9 расположены антисмыслово по отношению к идентифицированным ORF . CbSR активируются во время внутриклеточного роста клеток-хозяев. [16]
Все изоляты C. burnetii либо несут одну из четырех консервативных независимо реплицирующихся больших плазмид (QpH1, QpDG, QpRS или QpDV), либо хромосомный элемент, полученный из QpRS. QpH1 несет факторы вирулентности, важные для выживания бактерий внутри макрофагов мыши [17] и клеток Vero ; рост на аксенических средах не изменяется. QpH1 также содержит систему токсин-антитоксин . [18] Среди всех плазмид 8 консервативных генов кодируют белки, которые встраиваются в клетку-хозяина через систему секреции. [18]
^ Шоу Э.И., Вот DE (январь 2019 г.). «Coxiella burnetii: патогенный внутриклеточный ацидофил». Микробиология . 165 (1): 1–3. дои : 10.1099/mic.0.000707 . ПМК 6600347 . ПМИД 30422108.
^ Вот Д.Е., Хайнцен Р.А. (апрель 2007 г.). «Отдых в лизосоме: внутриклеточный образ жизни Coxiella burnetii». Клеточная микробиология . 9 (4): 829–40. дои : 10.1111/j.1462-5822.2007.00901.x . ПМИД 17381428.
^ Шанкаран Н. (2000). «Коксиелла Бернетии» . Микробы и люди: А-Я микроорганизмов в нашей жизни . Финикс, Аризона: The Oryx Press. стр. 72. ISBN1-57356-217-3.«В отличие от других риккетсий, которые очень чувствительны и легко уничтожаются химическими дезинфицирующими средствами и изменениями окружающей среды, C. burnetii обладает высокой устойчивостью» и «ку-лихорадкой». Центры по контролю и профилактике заболеваний; Национальный центр инфекционных заболеваний; Отдел вирусных и риккетсиозных болезней; Отделение вирусных и риккетсиозных зоонозов. 13 февраля 2003 г. Проверено 24 мая 2006 г. «Организмы устойчивы к теплу, высыханию и многим обычным дезинфицирующим средствам».
^ аб Макдейд Дж. Э. (1990). «Исторические аспекты лихорадки Ку». В Марри Ти Джей (ред.). Ку-лихорадка, Том I: Болезнь . ЦРК Пресс. стр. 5–22. ISBN0-8493-5984-8.
↑ Саксон, Вольфганг (8 марта 2001 г.). «Доктор Поль Фисет, 78 лет, микробиолог и разработчик вакцины против лихорадки Ку». Газета "Нью-Йорк Таймс . п. С-17.
^ Омсланд А., Кокрелл Д.К., Хоу Д., Фишер Э.Р., Виртанева К., Стердевант Д.Э. и др. (март 2009 г.). «Бесклеточный рост бактерии лихорадки Ку Coxiella burnetii». Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки . 106 (11): 4430–4. Бибкод : 2009PNAS..106.4430O. дои : 10.1073/pnas.0812074106 . ПМК 2657411 . ПМИД 19246385.
^ «Лихорадка Ку, вызванная Coxiella burnetii» . Центры по контролю заболеваний. 15 января 2019 г.
^ Люрманн А., Ногейра К.В., Кэри К.Л., Рой К.Р. (ноябрь 2010 г.). «Ингибирование апоптоза, индуцированного патогеном, эффекторным белком Coxiella burnetii типа IV». Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки . 107 (44): 18997–9001. Бибкод : 2010PNAS..10718997L. дои : 10.1073/pnas.1004380107 . ПМЦ 2973885 . ПМИД 20944063.
^ Клементе Т.М., Мулай М., Джастис А.В., Налландхайгал С., Тран Т.М., Гилк С.Д. (октябрь 2018 г.). Фрайтаг Н.Е. (ред.). «Coxiella burnetii блокирует внутриклеточную передачу сигналов интерлейкина-17 в макрофагах». Инфекция и иммунитет . 86 (10). дои : 10.1128/IAI.00532-18. ПМК 6204741 . ПМИД 30061378.
^ Ньютон Х.Дж., Колер Л.Дж., Макдоно Дж.А., Темоче-Диас М., Крэбилл Э., Хартланд Э.Л., Рой Ч.Р. (июль 2014 г.). Вальдивия Р.Х. (ред.). «Скрининг мутантов Coxiella burnetii выявил важную роль эффекторов Dot/Icm и аутофагии хозяина в биогенезе вакуолей». ПЛОС Патогены . 10 (7): e1004286. дои : 10.1371/journal.ppat.1004286 . ПМК 4117601 . ПМИД 25080348.
^ Пан X, Люрманн А, Сато А, Ласковски-Арсе М.А., Рой Ч.Р. (июнь 2008 г.). «Белки с повторами анкирина составляют разнообразное семейство бактериальных эффекторов IV типа». Наука . 320 (5883): 1651–4. Бибкод : 2008Sci...320.1651P. дои : 10.1126/science.1158160. ПМК 2514061 . ПМИД 18566289.
^ Кродди, Эрик С.; Харт, К. Перес-Армендарис Дж. (2002). Химическая и биологическая война. Спрингер. стр. 30–31. ISBN0-387-95076-1.
^ Абу Абдалла, Рита; Миллион, Матье; Делерсе, Джереми; Анани, Хусейн; Диоп, Ава; Капуто, Аурелия; Згеиб, Рита; Руссе, Элоди; Сиди Бумедин, Карим; Рауль, Дидье; Фурнье, Пьер-Эдуар (21 ноября 2022 г.). «Пангеномный анализ Coxiella burnetii раскрывает новые черты в архитектуре генома». Границы микробиологии . 13 . дои : 10.3389/fmicb.2022.1022356 . ПМЦ 9721466 . ПМИД 36478861.
^ "Геном - NCBI". Национальный центр биотехнологической информации, Национальная медицинская библиотека США . Архивировано из оригинала 28 ноября 2011 г. Проверено 1 января 2022 г.
^ Уорриер I, Хикс Л.Д., Баттисти Дж.М., Рагхаван Р., Минник М.Ф. (2014). «Идентификация новых малых РНК и характеристика 6S РНК Coxiella burnetii». ПЛОС ОДИН . 9 (6): e100147. Бибкод : 2014PLoSO...9j0147W. дои : 10.1371/journal.pone.0100147 . ПМК 4064990 . ПМИД 24949863.
^ Ло, Шэндун; Лу, Шаньшань; Фань, Хуахао; Чен, Зелян; Сунь, Чжихуэй; Ху, Ян; Ли, Жуйшэн; Ань, Сяопин; Уверский Владимир Н.; Тонг, Йиганг; Сун, Лихуа (8 апреля 2021 г.). «Плазмида Coxiella burnetii QpH1 является фактором вирулентности для колонизации мышиных макрофагов, полученных из костного мозга». Журнал бактериологии . 203 (9). дои : 10.1128/jb.00588-20. ПМЦ 8092169 . ПМИД 33558394.
