Молот Буркхольдии
| Молот Буркхольдии | |
|---|---|
 | |
Научная классификация  | |
| Домен: | Бактерии |
| Тип: | Псевдомонадота |
| Сорт: | Бетапротеобактерии |
| Заказ: | Буркхолдериалес |
| Семья: | Буркхолдериевые |
| Род: | Буркхолдерия |
| Разновидность: | Б. забитый |
| Биномиальное имя | |
| Молот Буркхольдии ( Косичка 1885 г.) Ябуучи и др. 1993 год | |
| Синонимы | |
Бацилла Маллеи Цопфа 1885 г. | |
Burkholderia mallei — грамотрицательная биполярная болезнь. [ нужны разъяснения ] , аэробная бактерия , человека и животных сапа рода Burkholderia возбудитель ; из Латинское . название этой болезни ( malleus ) дало название виду, ее вызывающему Он тесно связан с B. pseudomallei и по мультилокусному типированию последовательностей является подвидом B. pseudomallei. [1] B. mallei произошел от B. pseudomallei путем селективной редукции и делеций генома B. pseudomallei . [2] В отличие от B. pseudomallei и других представителей рода, B. mallei неподвижен; форма его коккобациллярная , длиной около 1,5–3,0 мкм и диаметром 0,5–1,0 мкм с закругленными концами.
Открытие и ранняя история
[ редактировать ]Вильгельм Шютц и Фридрих Леффлер впервые выделили B. mallei в 1882 году. [3] Он был выделен из инфицированной печени и селезенки лошади. [4] Эта бактерия также является одной из первых идентифицированных бактерий, содержащих систему секреции типа VI , что важно для ее патогенности. [5] В 1885 году немецкий ботаник и бактериолог Вильгельм Цопф (1846–1909) после анализа образцов бактерии дал возбудителю биномиальное название. В 1886 году он усовершенствовал свои наблюдения за патогеном. [6]
Семейство Буркхолдериевые.
[ редактировать ]Большинство организмов семейства Burkholderiaceae живут в почве; однако B. mallei этого не делает. Поскольку B. mallei является облигатным патогеном млекопитающих , он должен инфицировать млекопитающее- хозяина , чтобы жить и передаваться от одного хозяина к другому. [7]
Род Буркхолдерия.
[ редактировать ]B. mallei очень тесно связан с B. pseudomallei , будучи на 99% идентичным по консервативным генам по сравнению с B. pseudomallei . У B. malllei примерно на 1,4 МБ меньше ДНК, чем у B. pseudomallei . [4] B. mallei , возможно, на самом деле произошел от штамма B. pseudomallei после того, как последний заразил животное. Бактерия потеряла бы гены, которые не были необходимы для жизни в организме животного-хозяина. Это предположение нашло поддержку в исследованиях, в которых сравнивались штаммы B. mallei и B. pseudomallei и которые показывают, что их два соответствующих генома очень похожи. Гены, которые позволяли бактериям выживать в почвенной среде, например, гены, которые давали B. mallei способность защищать от бактерицидных, антибиотиков и противогрибковых препаратов, вероятно, были удалены. Таким образом, причина того, что B. mallei не обнаруживается вне хозяина, заключается в том, что у него отсутствуют гены, необходимые для выживания в почве. Сравнение геномов также указывает на то, что B. mallei все еще развивается и адаптируется к внутриклеточному образу жизни. [8]
Геном
[ редактировать ]Геном B. mallei был секвенирован в США Институтом геномных исследований . Размер генома меньше, чем у B. pseudomallei . Последовательность B. mallei выявила хромосому из 3,5 мегапар оснований (Мб) и «мегаплазмиду» размером 2,3 Мб. множество инсерционных последовательностей и фазово-вариабельных генов. Также было обнаружено [3] Геном B. mallei состоит из двух кольцевых хромосом. гены, связанные с метаболизмом , образованием капсул и липополисахаридов биосинтезом В хромосоме 1 расположены . B. mallei имеет полисахаридную капсулу, что указывает на ее потенциал как патогена. На хромосоме 2 находится большая часть информации о системах секреции и генах, связанных с вирулентностью . [4] Типирование мультилокусной последовательности показало, что B. mallei, скорее всего, произошел от B. pseudomallei редукции клона . Около 1000 генов B. pseudomellei отсутствуют или варьируются в геноме B. mallei . Геном B. mallei также содержит большое количество инсерционных последовательностей. [8]
Таксономия
[ редактировать ]Burkholderia mallei сначала называлась Bacillus mallei относилась к роду Pseudomonas и до начала 1990-х годов . Сейчас это часть рода Burkholderia . [3]
Ввод текста
[ редактировать ]Не существует стандартизированной системы для дифференциации B. mallei и B. pseudomallei . Методы, которые использовались для дифференциации и идентификации одного штамма от другого, включают риботипирование , гель-электрофорез в импульсном поле , мультилокусный ферментный электрофорез, анализ случайной амплифицированной полиморфной ДНК и мультилокусное типирование последовательностей. [3] Однако сравнение ДНК B. mallei и B. pseudomallei должно проводиться на уровне 23S рДНК, поскольку между этими двумя видами не обнаружено никаких идентифицируемых различий на уровне 16S рДНК . [9]
Рост культуры
[ редактировать ]И B. mallei , и B. pseudomallei можно культивировать в лаборатории; питательный агар Для выращивания бактерий можно использовать . При выращивании в культуре B. mallei образует гладкие, серые, полупрозрачные колонии . За 18 часов при температуре 37 °C колония B. mallei может вырасти примерно до 0,5–1,0 мм в диаметре. B. mallei Рост культуры на агаре МакКонки варьируется. Многие микробиологи не знакомы с B. mallei , и в результате его часто ошибочно принимают за вид Pseudomonas или как контаминант в культуре. [3]
Устойчивость и чувствительность к антибиотикам
[ редактировать ]Бактерия чувствительна к многочисленным дезинфицирующим средствам, включая хлорид бензалкония , йод , хлорид сулемы , перманганат калия , 1% гипохлорит натрия и этанол . Микроорганизм также можно уничтожить нагреванием или ультрафиолетовым светом. такие антибиотики , как стрептомицин , амикацин , тетрациклин , доксициклин , карбапенемы , цефтазидим , амоксициллин/клавулановая кислота , пиперациллин , хлорамфеникол и сульфатиазол Сообщалось, что , эффективны против бактерий in vitro . B. mallei , как и B. pseudomallei , также устойчива к ряду антибиотиков, включая аминогликозиды , полимиксины и бета-лактамы . В настоящее время не существует вакцины для защиты людей и животных от инфекции B. mallei . [3] животная модель, которая будет прогнозировать иммунные реакции, необходимые для создания иммунитета Прежде чем можно будет разработать вакцину, необходима к бактерии. Мыши довольно близки к человеку по своей восприимчивости к B. mallei и могут стать идеальным животным для создания модели вакцины. [4]
Патогенность
[ редактировать ]Burkholderia mallei вызывает заболевание сап , которое исторически в основном поражало животных, таких как лошади , мулы и ослы , и редко людей. Лошади считаются естественными носителями инфекции B. mallei и очень восприимчивы к ней. [4] B. mallei инфицирует клетку хозяина и получает доступ к ней посредством лизиса входной вакуоли . B. mallei обладает бактериальной белково-зависимой и основанной на актине подвижностью внутри клетки. Он также способен инициировать слияние клеток-хозяев, в результате чего образуются многоядерные гигантские клетки (MNGC). Последствия MNGC еще предстоит определить, но они могут позволить бактериям распространяться в разные клетки, уклоняться от ответов иммунной системы инфицированного хозяина или позволить бактериям дольше оставаться в организме хозяина. B. mallei способен выживать внутри клеток-хозяев благодаря своей способности нарушать функции клетки по уничтожению бактерий. Он рано покидает вакуоли, что позволяет эффективно размножаться бактериям внутри клетки. Ранний выход из клетки также предотвращает разрушение бактерий лизосомальными дефенсинами и другими агентами, убивающими патогены. MNGC могут помочь защитить бактерии от иммунных реакций. [10] Способность B. mallei жить внутри клетки-хозяина делает разработку вакцины против него трудной и сложной. Вакцина должна будет создать клеточно-опосредованный иммунный ответ, а также гуморальный ответ на бактерии, чтобы быть эффективной в защите от B. mallei . Что касается вакцины против B. mallei , близость B. mallei к B. pseudomallei может сделать возможным, что вакцина, разработанная для любого типа, будет эффективна против другого. [7]
Симптомы Burkholderia mallei заражения
[ редактировать ]Лошади , хронически инфицированные B. mallei и страдающие сапом, обычно испытывают слизь выделения из носа, содержащие , поражения легких и узелки вокруг печени или селезенки. Острая инфекция у лошадей приводит к высокой температуре, потере жира или мышц, эрозии поверхности носовой перегородки , кровотечению или выделению слизи. Бактерия в основном поражает легкие и дыхательные пути. [4] Заражение человека B. mallei встречается редко, хотя иногда оно встречается среди лабораторных работников, имеющих дело с бактериями, или среди тех, кто часто находится рядом с инфицированными животными. [3] Бактерии обычно заражают человека через глаза, нос, рот или порезы на коже. После заражения у людей повышается температура и озноб . В конечном итоге у них развивается пневмония , пустулы и абсцессы , которые, если их не лечить антибиотиками, приводят к летальному исходу в течение периода от недели до 10 дней. Способ заражения бактериями также влияет на тип симптомов возникающих . Если бактерии проникают через кожу, это может привести к местной кожной инфекции, а вдыхание B. mallei может вызвать септическую или легочную, мышечную, печеночную или селезеночную инфекцию. Уровень смертности от инфекции B. mallei составляет 95%, если ее не лечить, и 50% смертности у лиц, получающих антибиотики. [4]
Клеточный ответ на инфекцию
[ редактировать ]В первые дни B. mallei заражения нейтрофилы , макрофаги и Т-клетки в больших количествах попадают в селезенку. Ранний клеточный ответ на инфекцию B. mallei включает клетки Gr-1+ ( антиген ) и подразумевает их важность для иммунитета против этой бактериальной инфекции. Т-клетки ( оксид азота ) на самом деле более активно участвуют в борьбе с B. mallei на более поздних стадиях заражения хозяина. [11]
Липополисахарид, выделенный из B. mallei, продемонстрировал значительно меньшую биологическую активность по сравнению с ЛПС из Escherichia coli , что согласуется с меньшей степенью ацилирования его липида А : основные формы липида А B. mallei были пента- и тетраацилированными, тогда как классические липид А из E. coli был гексаацилирован. Кроме того, липид А из B. mallei почти в половине молекул содержит остаток 4-амино-4-дезоксиарабинозы, который частично нейтрализует отрицательный заряд фосфатных , необходимый для взаимодействия с положительно заряженными аминокислотами TLR4 групп . В то же время А ацильные цепи липида у B. mallei были в среднем длиннее (14–16 атомов углерода ), чем у E. coli (14 атомов углерода), однако ЛПС из B. mallei оказался более слабым активатором. B. mallei может использовать ЛПС с низкой биологической активностью, чтобы избежать правильного распознавания комплексом / MD -2 TLR4 врожденной иммунной системы , ослабляя иммунный ответ хозяина и увеличивая риск распространения бактерий. [12]
Глобальное присутствие
[ редактировать ]Burkholderia mallei ликвидирована в США и большинстве западных стран, но все еще поражает животных в Африке, Азии, на Ближнем Востоке, в Центральной Америке и Южной Америке. [4] Многие западные страны смогли ликвидировать эту болезнь с помощью программ борьбы с сапом и законов, требующих уведомления департаментов здравоохранения о случаях заражения и уничтожения любого животного, пораженного B. mallei . [13]
Потенциал биологического оружия
[ редактировать ]Burkholderia mallei и B. pseudomallei уже давно включены в список потенциальных боевых биологических агентов. Центры по контролю и профилактике заболеваний классифицируют B. mallei как критический биологический агент категории B. [7] В результате исследования, касающиеся B. mallei, могут проводиться только в учреждениях уровня биобезопасности 3 в США и за рубежом. Несмотря на то, что эта бактерия очень заразна и является потенциальным биологическим оружием, исследований этой бактерии проведено мало. [4] B. mallei и B. pseudomallei в соответствии с политикой институционального надзора за вызывающими обеспокоенность исследованиями двойного назначения в области медико-биологических наук будут подлежать надзору для обеспечения ответственного расследования этих агентов. [14]
Заболеваемость в США
[ редактировать ]В марте 2000 года один из первых с 1940-х годов случаев сапа в США произошел у молодого микробиолога, работавшего в Медицинском научно-исследовательском институте инфекционных заболеваний армии США . У исследователя был диабет 1 типа , и он работал с B. mallei около двух лет, но не всегда носил перчатки при проведении исследования. У исследователя увеличились лимфатические узлы и повысилась температура , которая держалась в течение 10 дней даже при лечении антибиотиками. В последующие недели исследователь испытывал усталость , озноб, ночную потливость и потерю веса. В следующем месяце его симптомы, казалось, исчезли после лечения кларитромицином , но после прекращения приема лекарства симптомы появились снова. После проведения многочисленных тестов на культурах крови исследователя и биопсии части абсцесса печени бактерия была идентифицирована как B. mallei . Как только было установлено, что заразило исследователя, ему был назначен еще один курс антибиотиков ( имипенем и доксициклин ) при 6 мес лечения. Через год исследователь полностью выздоровел.
Этот инцидент также показал, что порез или ссадина кожи не являются абсолютно необходимыми для заражения болезнью, поскольку исследователь не помнил ни одного пореза или несчастного случая во время работы в лаборатории. Этот случай имел большое значение, поскольку он показал трудности, с которыми сталкиваются микробиологические лаборатории при идентификации агентов биологического оружия, а также потенциальные последствия, если не будут приняты меры для подготовки к реальной биологической атаке. [13]
История как оружие биологической войны
[ редактировать ]Burkholderia mallei намеренно использовалась для заражения животных и людей во время Первой мировой войны. Немцы использовали B. mallei для заражения сапом животных, которых отправляли из нейтральных стран к союзникам. [3] Планы немцев по биологической войне начались в 1915 году на восточном побережье Соединенных Штатов; они намеревались заразить и убить домашний скот, отправляемый союзникам, и способствовать передаче болезни людям. На Восточном побережье собирали множество животных для отправки союзникам, сражавшимся в Европе. Немцы также атаковали поставки животных из Румынии , Норвегии и Испании культурами сапа. Немецкая биологическая диверсия в конечном итоге распространилась на Аргентину , где агенты использовали бактериальные культуры из Испании для заражения крупного рогатого скота, лошадей и мулов, которых Аргентина поставляла союзникам. Использование Германией микробов в качестве оружия является одним из немногих задокументированных случаев преднамеренного применения биологического оружия против нейтральных стран. [15]
Японцы использовали B. mallei в своих исследовательских подразделениях по созданию биологического оружия. Самое известное и печально известное подразделение, Отряд 731 , использовало бактерию для проведения экспериментов на живых людях. Однако японцам не удалось создать биологическое оружие из B. mallei . Они действительно использовали B. mallei для проверки его эффективности в загрязнении воды, и результаты этих испытаний оказались успешными.
Российская программа биологического оружия также проявила интерес к B. mallei и провела с ним полевые испытания. Некоторые исследователи программы были заражены и убиты ею в ходе своих исследований. Было высказано предположение, что Советский Союз в конечном итоге использовал B. mallei во время войны в Афганистане против моджахедов . [3]
См. также
[ редактировать ]Ссылки
[ редактировать ]- ^ Годой Д., Рэндл Дж., Симпсон А.Дж., Аненсен Д.М., Питт Т.Л., Киношита Р., Спратт Б.Г. (2003). «Мультилокусное типирование последовательностей и эволюционные взаимоотношения между возбудителями мелиоидоза и сапа, Burkholderia pseudomallei и Burkholderia mallei » . Дж. Клин. Микробиол . 41 (5): 2068–79. doi : 10.1128/JCM.41.5.2068-2079.2003 . ПМК 154742 . ПМИД 12734250 .
- ^ Сон Х, Хван Дж, Йи Х, Ульрих Р.Л., Ю Ю, Нирман В.К., Ким Х.С. (2010). Охман Х (ред.). «Ранняя стадия редукционной эволюции бактериального генома у хозяина» . ПЛОС Патогены . 6 (5): e1000922. дои : 10.1371/journal.ppat.1000922 . ПМЦ 2877748 . ПМИД 20523904 .
- ^ Jump up to: а б с д и ж г час я Танец, DAB (2010). «4. Мелиоидоз и сап как возможное биологическое оружие» . Ин Фонг, штат Айова; Алибек, Кеннет (ред.). Биотерроризм и инфекционные агенты: новая дилемма XXI века . Спрингер. стр. 99–145. ISBN 978-1-4419-1266-4 .
- ^ Jump up to: а б с д и ж г час я Уитлок Г.К., Эстес Д.М., Торрес А.Г. (2007). «Сап: вперед на скачки с Burkholderia mallei » . ФЭМС Микробиол. Летт . 277 (2): 115–22. дои : 10.1111/j.1574-6968.2007.00949.x . ПМИД 18031330 .
- ^ Шелл М.А., Рики Л., Ульрих и др. (2007). «Секреция типа VI является основным фактором, определяющим вирулентность Burkholderia mallei ». Мол Микробиол . 64 (6): 1466–1485. дои : 10.1111/j.1365-2958.2007.05734.x . ПМИД 17555434 . S2CID 25690886 .
- ^ ДеПаоло, Чарльз (15 сентября 2016 г.). Уильям Уотсон Чейн и развитие бактериологии . МакФарланд. ISBN 9781476666518 . Проверено 12 апреля 2018 г. - через Google Книги.
- ^ Jump up to: а б с Бонди С.К., Голдберг Дж.Б. (2008). «Стратегии создания вакцин против Burkholderia mallei и Burkholderia pseudomallei » . Эксперт Рев Вакцины . 7 (9): 1357–65. дои : 10.1586/14760584.7.9.1357 . ПМК 2680498 . ПМИД 18980539 .
- ^ Jump up to: а б Лосада Л., Роннинг СМ, ДеШазер Д., Вудс Д., Федорова Н., Ким Х.С., Шабалина С.А., Пирсон Т.Р., Бринкак Л., Тан П., Нанди Т., Крэбтри Дж., Бэджер Дж., Бекстром-Штернберг С., Сакиб М., Шутцер С.Е., Кейм П., Нирман WC (2010). «Продолжение эволюции Burkholderia mallei посредством редукции генома и крупномасштабных перестроек» . Геном Биол Эвол . 2 : 102–16. дои : 10.1093/gbe/evq003 . ПМЦ 2839346 . ПМИД 20333227 .
- ^ Бауэрнфейнд А., Роллер С., Мейер Д., Юнгвирт Р., Шнайдер И. (1998). «Молекулярная процедура быстрого обнаружения Burkholderia mallei и Burkholderia pseudomallei » . Дж. Клин. Микробиол . 36 (9): 2737–41. doi : 10.1128/JCM.36.9.2737-2741.1998 . ПМЦ 105196 . ПМИД 9705426 .
- ^ Галёв Э.Э., Бретт П.Дж., ДеШазер Д. (2010). «Молекулярное понимание патогенеза Burkholderia pseudomallei и Burkholderia mallei ». Анну. Преподобный Микробиол . 64 : 495–517. дои : 10.1146/annurev.micro.112408.134030 . ПМИД 20528691 .
- ^ Роуленд К.А., Левер М.С., Гриффин К.Ф., Бэнкрофт Г.Дж., Лукашевский Р.А. (2010). «Защитные клеточные реакции на Burkholderia mallei инфекцию » . Микробы заражают . 12 (11): 846–53. дои : 10.1016/j.micinf.2010.05.012 . ПМИД 20542133 .
- ^ Корнеев, К; Арбатский Н.; Молинаро, А; Пальмиджано, А; Шайхутдинова Р; Шнайдер, М; Пьер, Г; Кондакова А; Свиряева Е; Стуриале, Л; Гароццо, Д; Круглов А; Недоспасов С; Друцкая, М; Книрел, Ю; Купраш, Д (2015). «Структурная связь ацильных групп липида А с активацией мышиного Toll-подобного рецептора 4 липополисахаридами из патогенных штаммов Burkholderia mallei, Acinetobacter baumannii и Pseudomonas aeruginosa» . Границы в иммунологии . 6 : 595. дои : 10.3389/fimmu.2015.00595 . ПМЦ 4655328 . ПМИД 26635809 .
- ^ Jump up to: а б Шринивасан А., Краус К.Н., ДеШазер Д., Беккер П.М., Дик Дж.Д., Спейсек Л., Бартлетт Дж.Г., Бирн В.Р., Томас Д.Л. (2001). «Сап у военного микробиолога-исследователя» . Н. англ. Дж. Мед . 345 (4): 256–8. дои : 10.1056/NEJM200107263450404 . ПМИД 11474663 .
- ^ «Политика правительства США в отношении институционального надзора за вызывающими обеспокоенность исследованиями двойного назначения в области медико-биологических наук» (PDF) . Помощник министра по готовности и реагированию (ASPR), Министерство здравоохранения и социальных служб США.
- ^ Уилис М. (1998). «Первые выстрелы в биологической войне» . Природа . 395 (6699): 213. Бибкод : 1998Natur.395..213W . дои : 10.1038/26089 . ПМИД 9751039 . S2CID 5478674 .
Внешние ссылки
[ редактировать ]- « Геномы Burkholderia mallei и связанная с ними информация» . ПАТРИК Ресурсный центр биоинформатики . НИАИД. Архивировано из оригинала 24 августа 2011 г. Проверено 24 июня 2010 г.
- Патема- Буркхолдерия Ресурс
- «Сап ( Burkholderia mallei ) Общая информация» . Центры по контролю и профилактике заболеваний.
- «Агенты биотерроризма/болезни» . Центры по контролю и профилактике заболеваний. Архивировано из оригинала 22 июля 2014 г. : ]
- «Сап» . Центр биобезопасности. Архивировано из оригинала 31 мая 2009 г.
- « Буркхолдерия Маллей » . Браузер таксономии NCBI . 13373.