Сальмонеллы — род палочковидных ( бацилл) грамотрицательных бактерий семейства Enterobacteriaceae . Двумя известными видами сальмонеллы являются Salmonella enterica и Salmonella bongori . S. enterica является типовым видом и далее делится на шесть подвидов [2] [3] , которые включают более 2600 серотипов . [4] Сальмонелла была названа в честь Дэниела Элмера Салмона (1850–1914), американского ветеринарного хирурга .
Виды сальмонелл представляют собой неспорообразующие , преимущественно подвижные энтеробактерии с диаметром клеток от 0,7 до 1,5 мкм , длиной от 2 до 5 мкм и перитрихальными жгутиками (по всему телу клетки, что позволяет им двигаться). [5] Они являются хемотрофами , получающими энергию в результате реакций окисления и восстановления , используя органические источники. Они также являются факультативными анаэробами , способными генерировать аденозинтрифосфат с кислородом («аэробно»), когда он доступен, или использовать другие акцепторы электронов или ферментацию («анаэробно»), когда кислород недоступен. [5]
Виды сальмонелл являются внутриклеточными патогенами , [6] из которых определенные серотипы вызывают такие заболевания, как сальмонеллез . Большинство инфекций происходит в результате употребления в пищу продуктов, загрязненных фекалиями. Серотипы брюшнотифозной сальмонеллы могут передаваться только между людьми и могут вызывать заболевания пищевого происхождения , а также брюшной тиф и паратиф. Брюшной тиф вызывается брюшнотифозной сальмонеллой , которая проникает в кровоток, а также распространяется по всему организму, проникая в органы и выделяя эндотоксины (септическая форма). Это может привести к опасному для жизни гиповолемическому шоку и септическому шоку и требует интенсивной терапии , включая антибиотики .
Нетифоидные серотипы сальмонелл являются зоонозными и могут передаваться от животных и между людьми. Обычно они проникают только в желудочно-кишечный тракт и вызывают сальмонеллез , симптомы которого можно устранить без антибиотиков. Однако в странах Африки к югу от Сахары нетифоидная сальмонелла может быть инвазивной и вызывать паратиф , что требует немедленного лечения антибиотиками. [7]
Род Salmonella входит в семейство Enterobacteriaceae. Его таксономия была пересмотрена и может привести к путанице. Род включает два вида: S. bongori и S. enterica , последний из которых делится на шесть подвидов: S. e. enterica , S.e. саламаэ , С. е. arizonae , S. e. diarizonae , S. e. houtenae и S. e. Индика . [8] [9] Таксономическая группа содержит более 2500 серотипов (также сероваров), определенных на основе соматического О ( липополисахарида ) и жгутикового Н-антигена ( классификация Кауфмана-Уайта ). Полное название серотипа указывается, например, Salmonella enterica subsp. enterica серотипа Typhimurium, но может быть сокращенно Salmonella Typhimurium. Дальнейшая дифференциация штаммов для помощи в клинических и эпидемиологических исследованиях может быть достигнута с помощью тестирования чувствительности к антибиотикам и других методов молекулярной биологии, таких как гель-электрофорез в импульсном поле , мультилокусное типирование последовательностей и, все чаще, полногеномное секвенирование . Исторически сальмонеллы клинически подразделялись на инвазивные (брюшной тиф) и неинвазивные (нетифоидные сальмонеллы) в зависимости от предпочтений хозяина и проявлений заболевания у человека. [10]
Сальмонелла была впервые обнаружена в 1880 году Карлом Эбертом в пейеровых бляшках и селезенке больных брюшным тифом. [11] Четыре года спустя Георг Теодор Гаффки смог вырастить возбудитель в чистой культуре. [12] Год спустя ученый-медик Теобальд Смит обнаружил то, что позже будет известно как Salmonella enterica (var. Choleraesuis). В то время Смит работал лаборантом в ветеринарном отделе Министерства сельского хозяйства США . Подразделением руководил Дэниел Элмер Салмон , ветеринарный патологоанатом. [13] Первоначально считалось, что Salmonella Choleraesuis является возбудителем холеры свиней , поэтому Салмон и Смит назвали ее «бациллой свиной холеры». Название «Сальмонелла» не использовалось до 1900 года, когда Жозеф Леон Линьер предложил назвать возбудитель, открытый группой Сальмона, «Сальмонеллой» в его честь. [14] : 16
В конце 1930-х годов австралийский бактериолог Нэнси Аткинсон основала лабораторию типирования сальмонеллы – одну из трех в мире на тот момент – в Лаборатории патологии и бактериологии правительства Южной Австралии в Аделаиде (позже Институт медицинских и ветеринарных наук). ). Именно здесь Аткинсон описала множество новых штаммов сальмонеллы, в том числе Salmonella Adelaide, выделенную в 1943 году. Аткинсон опубликовала свою работу по сальмонеллам в 1957 году. [15]
Серотипирование осуществляется 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 молодых индеек , но не вносит существенного вклада в развитие сальмонеллеза человека. [16] Серотипирование может помочь в выявлении источника заражения путем сопоставления серотипов людей с серотипами предполагаемого источника инфекции. [17] Соответствующее профилактическое лечение можно определить на основе известной устойчивости серотипа к антибиотикам. [18]
Новые методы «серотипирования» включают xMAP и ПЦР в реальном времени — два метода, основанные на последовательностях ДНК, а не на реакциях антител. Эти методы потенциально могут быть быстрее благодаря достижениям в технологии секвенирования. Эти системы «молекулярного серотипирования» фактически выполняют генотипирование генов, определяющих поверхностные антигены. [19] [20]
Большинство подвидов сальмонелл производят сероводород , [21] который можно легко обнаружить, выращивая их на среде , содержащей сульфат железа , например, которая используется в тесте с тройным сахаром железа . Большинство изолятов существуют в двух фазах: подвижной и неподвижной. Культуры, которые неподвижны при первичной культуре, можно перевести в подвижную фазу с помощью пробирки Крейги или кюветного планшета. [22] Бульон RVS можно использовать для обогащения видов сальмонелл для обнаружения в клинических образцах. [23]
Сальмонеллу также можно обнаружить и подтипировать с помощью мультиплексной [24] или полимеразной цепной реакции в реальном времени (кПЦР) [25] из выделенной ДНК сальмонеллы .
Разработаны математические модели кинетики роста сальмонелл 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 образ жизни, связанный с хозяином, но было обнаружено, что бактерии способны сохраняться в ванной комнате в течение нескольких недель после заражения и часто выделяются из источников воды, которые действуют как резервуары бактерий и могут способствовать облегчению передачи инфекции между хозяевами. [31] Сальмонелла известна своей способностью выдерживать высыхание и может сохраняться годами в сухой среде и пищевых продуктах. [32]
Бактерии не разрушаются при замораживании, [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, если их инокулировать веществами с высоким содержанием жира и высокой жидкостью, такими как арахисовое масло, они погибают. приобретают термостойкость и могут выдерживать температуру 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 сальмонелл можно обнаружить в пищеварительном тракте человека и животных, особенно рептилий. Сальмонелла на коже рептилий или амфибий может передаваться людям, которые имеют дело с животными. [39] Еда и вода также могут быть заражены бактериями, если они вступают в контакт с фекалиями инфицированных людей или животных. [40]
Первоначально каждый «вид» сальмонеллы был назван в соответствии с клиническими соображениями, например, Salmonella typhi-murium (мышиный брюшной тиф), S. cholerae-suis (свиная холера). После того, как для многих видов было признано отсутствие специфичности хозяина, новые штаммы получили видовые названия в зависимости от места, в котором новый штамм был изолирован. [41]
В 1987 году Ле Минор и Попофф использовали молекулярные открытия, чтобы доказать, что сальмонелла состоит только из одного вида, S. enterica , превратив прежние названия «видов» в серотипы . [42] В 1989 году Ривз и др. предположил, что серотип V должен оставаться отдельным видом, возродив название S. bongori . [43] Таким образом, сложилась нынешняя (к 2005 г.) номенклатура с шестью признанными подвидами S. enterica : enterica (серотип I), salamae (серотип II), arizonae (IIIa), diarizonae (IIIb), houtenae (IV). и индика (VI). [3] [44] [45] [46] Поскольку специалисты по инфекционным заболеваниям не знакомы с новой номенклатурой, традиционная номенклатура остается распространенной. [ нужна цитата ]
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, при этом серотипы/серовары пишутся с заглавной буквы, но не курсивом: примером является серовар Salmonella enterica Typhimurium. Более современные подходы к типированию и субтипированию сальмонелл включают методы на основе ДНК, такие как импульсный гель-электрофорез , многолокусный анализ VNTR , мультилокусное типирование последовательностей и методы на основе мультиплексной ПЦР . [47] [48]
В 2005 году был предложен третий вид, Salmonella subterranea , но, по данным Всемирной организации здравоохранения , указанная бактерия не принадлежит к роду Salmonella . [49] В 2016 году S. subterranea было предложено отнести к Atlantibacter subterranea , [50] но LPSN отвергает ее как недействительную публикацию , поскольку она была сделана за пределами IJSB и IJSEM. [51] GTDB и NCBI согласны с переназначением в 2016 году. [52] [53]
GTDB RS202 сообщает, 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] Будучи факультативным анаэробом , сальмонелла использует кислород для выработки аденозинтрифосфата (АТФ) в аэробной среде (т. е. когда кислород доступен). Однако в анаэробной среде (т. е. когда кислород недоступен) сальмонелла производит АТФ путем ферментации ; путем замены одного или нескольких из четырех менее эффективных акцепторов электронов, чем кислород, в конце цепи переноса электронов: сульфат , нитрат , сера или фумарат . [56]
Большинство инфекций происходит в результате употребления в пищу продуктов питания, загрязненных фекалиями животных или людей, например, работниками общественного питания в коммерческих столовых. Серотипы сальмонелл можно разделить на две основные группы — брюшнотифозные и нетифоидные. К брюшнотифозным серотипам относятся Salmonella Typhi и Salmonella Paratyphi A, которые адаптированы к человеку и не встречаются у других животных. Нетифоидные серотипы встречаются чаще и обычно вызывают самопроизвольное желудочно-кишечное заболевание . Они могут заразить целый ряд животных и являются зоонозными , то есть могут передаваться от человека к другим животным. [57] [ нужна ссылка ]
Патогенность сальмонелл и взаимодействие с хозяином широко изучаются с 2010-х годов. Большинство важных вирулентных генов сальмонеллы закодированы на пяти островах патогенности, так называемых островах патогенности сальмонеллы (SPI). Они кодируются хромосомами и вносят значительный вклад во взаимодействие бактерии-хозяина. Другие признаки, такие как плазмиды, жгутики или белки, связанные с биопленками, могут способствовать инфекции. SPI характеризуются тем, что регулируются сложными и тонко настроенными регуляторными сетями, которые обеспечивают экспрессию генов только при наличии правильных стрессов окружающей среды. [58]
Молекулярное моделирование и анализ активного сайта гомолога SdiA, предполагаемого сенсора кворума патогенности Salmonella typhimurium, выявляет специфические закономерности связывания регуляторов транскрипции AHL. [59] Также известно, что ген вирулентности плазмиды сальмонеллы spvB усиливает вирулентность бактерий путем ингибирования аутофагии. [60]
Брюшной тиф вызывается серотипами сальмонелл , строго адаптированными к человеку или высшим приматам, — к ним относятся Salmonella Typhi , Paratyphi A, Paratyphi B и Paratyphi C. При системной форме заболевания сальмонеллы проникают через лимфатическую систему кишечника в крови больных (тифозная форма) и разносится к различным органам (печень, селезенка, почки) с образованием вторичных очагов (септическая форма). Эндотоксины сначала действуют на сосудистый и нервный аппарат, приводя к повышению проницаемости и снижению тонуса сосудов, нарушению терморегуляции, появлению рвоты и диареи. При тяжелых формах заболевания теряется достаточное количество жидкости и электролитов, что приводит к нарушению водно-солевого обмена, снижению объема циркулирующей крови и артериального давления, развитию гиповолемического шока . Также может развиться септический шок . Шок смешанного характера (с признаками как гиповолемического, так и септического шока) чаще встречается при тяжелом течении сальмонеллеза . В тяжелых случаях в результате поражения почек вследствие гипоксии и токсемии могут развиваться олигурия и азотемия . [ нужна цитата ]
Заражение нетифоидными серотипами сальмонелл обычно приводит к пищевым отравлениям . Заражение обычно происходит, когда человек употребляет в пищу продукты, содержащие высокую концентрацию [ необходимо разъяснение ] бактерий. Младенцы и маленькие дети гораздо более восприимчивы к инфекции, чего легко достичь, проглотив небольшое количество [ необходимо уточнение ] бактерий. У младенцев возможно заражение при вдыхании пыли, содержащей бактерии. [ нужна цитата ]
Микроорганизмы проникают через пищеварительный тракт и должны попадать в организм в больших количествах, чтобы вызвать заболевание у здоровых взрослых. Инфекция может начаться только после того, как живые сальмонеллы (а не только токсины, вырабатываемые сальмонеллами ) достигают желудочно-кишечного тракта. Часть микроорганизмов погибает в желудке, а выжившие попадают в тонкий кишечник и размножаются в тканях. Кислотность желудочного сока ответственна за уничтожение большинства проглоченных бактерий, но сальмонелла развила определенную степень толерантности к кислой среде, что позволяет определенной части проглоченных бактерий выжить. [61] Колонии бактерий также могут попасть в слизь, вырабатываемую в пищеводе. К концу инкубационного периода близлежащие клетки-хозяева отравляются эндотоксинами, выделяемыми из погибших сальмонелл. Местной реакцией на эндотоксины являются энтерит и желудочно-кишечные расстройства. [ нужна цитата ]
Известно около 2000 серотипов нетифоидной сальмонеллы , которые могут быть причиной до 1,4 миллиона заболеваний в Соединенных Штатах каждый год. К группе риска тяжелого заболевания относятся младенцы, пожилые люди, реципиенты трансплантатов и люди с ослабленным иммунитетом. [40]
В то время как в развитых странах нетифоидные серотипы проявляются главным образом 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 людей с лихорадкой. В 2012 году сообщалось, что при инфекциях кровотока, вызванных нетифоидными сальмонеллами в Африке, уровень смертности составляет 20–25%. Большинство случаев инвазивной нетифоидной сальмонеллезной инфекции (iNTS) вызваны Salmonella enterica Typhimurium или Salmonella enterica Enteritidis. Новая форма Salmonella Typhimurium (ST313) возникла на юго-востоке Африканского континента 75 лет назад, а 18 лет спустя последовала вторая волна, вышедшая из Центральной Африки. Эта вторая волна iNTS, возможно, возникла в бассейне реки Конго и на раннем этапе развития приобрела ген, который сделал ее устойчивой к антибиотику хлорамфениколу . Это создало необходимость использования дорогих противомикробных препаратов в очень бедных районах Африки, что затруднило лечение. Считается, что повышенная распространенность iNTS в странах Африки к югу от Сахары по сравнению с другими регионами связана с тем, что большая часть африканского населения имеет некоторую степень иммуносупрессии или нарушений из-за бремени ВИЧ , малярии и недоедания, особенно у детей. . Генетическая структура iNTS развивается в более сходную с брюшным тифом бактерию, способную эффективно распространяться по человеческому организму. Сообщается, что симптомы разнообразны, включая лихорадку, гепатоспленомегалию и респираторные симптомы, часто при отсутствии желудочно-кишечных симптомов. [62]
Поскольку сальмонеллез считается спорадическим, от 60% до 80% случаев заражения сальмонеллезом остаются недиагностированными. [63] В марте 2010 года был завершен анализ данных, согласно которому уровень заболеваемости составил 1140 на 100 000 человеко-лет. Согласно тому же анализу, 93,8 миллиона случаев гастроэнтерита были вызваны инфекциями сальмонеллы. Для 5-го процентиля расчетное количество составило 61,8 миллиона случаев, а для 95-го процентиля расчетное количество составило 131,6 миллиона случаев. По оценкам, число смертей из-за сальмонеллы составило около 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 шансов заболеть сальмонеллезом соответственно. [65] Наиболее восприимчивы к инфекции дети, беременные женщины, пожилые люди и люди с ослабленной иммунной системой. [66]
Факторы риска заражения сальмонеллой включают различные продукты. Мясо, такое как курица и свинина, может быть заражено. Различные овощи и ростки также могут быть заражены сальмонеллой. Наконец, различные обработанные пищевые продукты, такие как куриные наггетсы и пироги, также могут содержать эти бактерии. [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 проверки 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, он получил обновленный двухлетний план. В планах представлены их достижения и стратегии по снижению заражения сальмонеллой. [68] Центры по контролю и профилактике заболеваний также предоставляют ценную информацию о профилактическом уходе, например, о том, как безопасно обращаться с сырыми продуктами и как правильно хранить эти продукты. В Европейском Союзе Европейское управление по безопасности пищевых продуктов разработало превентивные меры посредством управления рисками и оценки рисков. С 2005 по 2009 год EFSA разработало подход по снижению воздействия сальмонеллы . Их подход включал оценку рисков и управление рисками для домашней птицы, что привело к снижению случаев заражения вдвое. [69] В Латинской Америке была внедрена 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. [71]
В Германии необходимо сообщать об инфекциях пищевого происхождения. [72] С 1990 по 2016 год количество официально зарегистрированных случаев сократилось примерно с 200 000 до примерно 13 000 случаев. [73] По оценкам , в Соединенных Штатах ежегодно происходит около 1 200 000 случаев заражения сальмонеллой . [74] По данным исследования Всемирной организации здравоохранения, в 2000 году произошло 21 650 974 случая брюшного тифа, 216 510 из которых закончились смертью, а также 5 412 744 случая паратифа. [75]
Механизмы заражения тифоидных и нетифоидных серотипов различаются из-за их различных целей в организме и различных симптомов, которые они вызывают. Обе группы должны войти, преодолев барьер, созданный клеточной стенкой кишечника, но как только они преодолеют этот барьер, они используют разные стратегии, чтобы вызвать инфекцию. [ нужна цитата ]
Двигаясь к ткани-мишени в желудочно-кишечном тракте, сальмонеллы подвергаются воздействию желудочной кислоты, детергентной активности желчи в кишечнике, уменьшению поступления кислорода, конкурирующей нормальной кишечной флоре и, наконец, антимикробным пептидам, присутствующим в кишечнике. поверхность клеток, выстилающих стенку кишечника. Все это формирует стрессы, которые сальмонелла может ощущать и на которые реагирует, они образуют факторы вирулентности и, как таковые, регулируют переход от нормального роста в кишечнике к вирулентности . [76]
Переключение на вирулентность дает доступ к репликационной нише внутри хозяина (например, человека) и может быть разделено на несколько этапов :
Нетифоидные серотипы преимущественно проникают в М-клетки стенки кишечника посредством бактериально-опосредованного эндоцитоза — процесса, связанного с воспалением кишечника и диареей. Они также способны нарушать плотные соединения между клетками кишечной стенки, ухудшая способность клеток останавливать поток ионов , воды и иммунных клеток в кишечник и из него. Считается, что сочетание воспаления, вызванного бактериальным эндоцитозом, и нарушение плотных контактов в значительной степени способствует индукции диареи. [77]
Сальмонеллы также способны преодолевать кишечный барьер посредством фагоцитоза и переноса CD18 -позитивными иммунными клетками, что может быть ключевым механизмом брюшнотифозной сальмонеллезной инфекции. Считается, что это более скрытый способ прохождения кишечного барьера и, следовательно, может способствовать тому, что для заражения требуется меньшее количество брюшнотифозных сальмонелл , чем нетифоидных сальмонелл . [77] Клетки сальмонеллы способны проникать в макрофаги посредством макропиноцитоза . [78] Серотипы брюшного тифа могут использовать это для распространения по организму через систему мононуклеарных фагоцитов , сеть соединительной ткани, которая содержит иммунные клетки и окружает ткани, связанные с иммунной системой, по всему телу. [77]
Большая часть успеха сальмонеллы в возникновении инфекции объясняется двумя системами секреции типа III (T3SS), которые экспрессируются в разное время во время инфекции. T3SS-1 позволяет инъецировать бактериальные эффекторы в цитозоль хозяина. Эти эффекторы T3SS-1 стимулируют образование мембранных складок, позволяющих захватывать 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 развития системного заболевания. [77] Кроме того, оба T3SS участвуют в колонизации кишечника, индукции кишечных воспалительных реакций и диареи. Эти системы содержат множество генов, которые должны работать совместно для заражения. [ нужна цитата ]
Токсин AvrA, инъецируемый системой секреции SPI1 типа III S. Typhimurium , ингибирует врожденную иммунную систему благодаря своей активности серин / треонин -ацетилтрансферазы и требует связывания с фитиновой кислотой эукариотических клеток-мишеней (IP6). [79] Это делает хозяина более восприимчивым к инфекции. [ нужна цитата ]
Известно, что сальмонеллез может вызывать боли в спине или спондилез . Он может проявляться пятью клиническими проявлениями: инфекция желудочно-кишечного тракта, кишечная лихорадка, бактериемия, местная инфекция и хроническое резервуарное состояние. Первоначальными симптомами являются, среди прочего, неспецифическая лихорадка, слабость и миалгия. В состоянии бактериемии он может распространиться на любые части тела, что вызывает локализованную инфекцию или образование абсцессов. Формами локализованной сальмонеллезной инфекции являются артрит, инфекция мочевыводящих путей, инфекция ЦНС, инфекция костей, инфекция мягких тканей и др. [80] Инфекция может длительно оставаться в латентной форме, а при нарушении функции ретикулярной эндотелиальные клетки разрушаются, они могут активироваться и, следовательно, могут вторично вызывать распространение инфекции в кости через несколько месяцев или несколько лет после острого сальмонеллеза. [80]
Исследование Имперского колледжа Лондона в 2018 году также показывает, как сальмонелла разрушает определенные ветви иммунной системы (например, 3 из 5 белков NF-kappaB ), используя семейство эффекторов цинковых металлопротеиназ , оставляя другие нетронутыми. [81] Также сообщалось о сальмонеллезном абсцессе щитовидной железы. [82]
Отличительной чертой патогенеза сальмонеллы является способность бактерии выживать и размножаться внутри фагоцитов . Фагоциты производят агенты, повреждающие ДНК, такие как оксид азота и радикалы кислорода , в качестве защиты от патогенов. Таким образом, виды сальмонелл должны столкнуться с атакой молекул, которые нарушают целостность генома. Бухмайер и др. [83] показали, что мутанты S. enterica , лишенные функции белков RecA или RecBC, высокочувствительны к окислительным соединениям, синтезируемым макрофагами, и, кроме того, эти результаты указывают на то, что для успешной системной инфекции S. enterica требуется RecA- и RecBC-опосредованная рекомбинационная репарация ДНК. повреждать. [83] [84]
S. enterica через некоторые из своих серотипов, таких как Typhimurium и Enteritidis, демонстрирует признаки способности инфицировать несколько различных видов млекопитающих-хозяев, в то время как другие серотипы, такие как Typhi, по-видимому, ограничены лишь несколькими хозяевами. [85] Некоторые из способов адаптации серотипов сальмонеллы к своим хозяевам включают потерю генетического материала и мутации. У более сложных видов млекопитающих иммунные системы , включающие в себя патоген-специфические иммунные реакции, нацелены на серовары сальмонеллы посредством связывания антител с такими структурами, как жгутики. Из-за потери генетического материала, который кодирует формирование жгутика, сальмонелла может уклоняться от иммунной системы хозяина . [86] 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. [87] В исследовании Kisela et al. Было обнаружено , что более патогенные серовары S. enterica имеют определенные общие адгезины, которые развились в результате конвергентной эволюции. [88] Это означает, что, поскольку эти штаммы сальмонеллы подвергались воздействию схожих условий, таких как иммунная система, схожие структуры развивались отдельно, чтобы свести на нет эти схожие, более развитые защитные механизмы у хозяев. Тем не менее, остается много вопросов о том, как сальмонелла развилась во множество различных типов, но сальмонелла, возможно, эволюционировала через несколько фаз. Как Баумлер и др. предположили, что сальмонелла, скорее всего, эволюционировала посредством горизонтального переноса генов , образования новых сероваров за счет дополнительных островов патогенности и путем аппроксимации своего происхождения. [89] Таким образом, сальмонелла могла эволюционировать во множество различных серотипов, получая генетическую информацию от различных патогенных бактерий. Наличие нескольких островов патогенности в геноме разных серотипов подтверждает эту теорию. [89]
Сальмонелла св. У Ньюпорта есть признаки адаптации к образу жизни, связанному с колонизацией растений, что может играть роль в его непропорциональной связи с болезнями пищевого происхождения, связанными с продуктами. Разнообразие функций, выбранных во время св. Сообщалось, что устойчивость Ньюпорта у томатов аналогична стойкости, выбранной для sv. Typhimurium от животных-хозяев. [90] Ген papA , уникальный для sv. Ньюпорт, способствует приспособленности штамма к томатам и имеет гомологи в геномах других энтеробактерий, которые способны колонизировать растения и животных-хозяев. [90]
Помимо своей важности в качестве патогенов, нетифоидные виды сальмонелл, такие как серовар S. enterica Typhimurium, обычно используются в качестве гомологов брюшнотифозных видов. Многие результаты можно передавать, и это снижает опасность для исследователя в случае заражения, но также и ограничено. Например, с помощью этой модели невозможно изучить конкретные токсины брюшного тифа. [91] Однако сильные исследовательские инструменты, такие как широко используемая модель гастроэнтерита кишечника у мышей , основаны на использовании Salmonella Typhimurium. [92]
В генетике S. Typhimurium сыграл важную роль в разработке генетических инструментов, которые привели к пониманию фундаментальной физиологии бактерий . Эти разработки стали возможными благодаря открытию первого генерализованного трансдуцирующего фага P22 [93] у S. Typhimurium, позволивший быстро и легко редактировать гены . В свою очередь, это сделало возможным генетический анализ тонкой структуры. Большое количество мутантов привело к пересмотру генетической номенклатуры бактерий. [ 94] Многие из применений транспозонов в качестве генетических инструментов, включая доставку транспозонов, мутагенез и конструирование хромосомных перестроек, также были разработаны в S. Тифимурий. Эти генетические инструменты также привели к созданию простого теста на канцерогены — теста Эймса. [95]
В качестве естественной альтернативы традиционным противомикробным препаратам фаги признаны высокоэффективными средствами борьбы с сальмонеллой и другими бактериями пищевого происхождения. [96]
Геномы S. enterica были реконструированы по человеческим останкам возрастом до 6500 лет по всей Западной Евразии, что свидетельствует о географически широко распространенных инфекциях системного S. enterica в доисторические времена и о возможной роли процесса неолитизации в эволюции адаптации хозяина. [97] [98] Дополнительные реконструированные геномы из колониальной Мексики позволяют предположить, что S. enterica является причиной коколизтли , эпидемии в Новой Испании 16-го века . [99]
Различия в смертности между полностью непострадавшими и преимущественно ранеными популяциями были небольшими и постоянными (уровень 5%) с гипотезой об отсутствии различий.
Небольшое снижение жизнеспособной популяции трех видов было отмечено на инокулированных половинках пекана, хранившихся при -18, -7 и 5°C в течение 32 недель.