Франциселла Туляренсис
| Франциселла Туляренсис | |
|---|---|
 | |
| Бактерии Francesella tularensis (синие), заражающие макрофаги (желтые) | |
Научная классификация  | |
| Домен: | Бактерии |
| Тип: | Псевдомонадота |
| Сорт: | Гаммапротеобактерии |
| Заказ: | Тиотрихалес |
| Семья: | Францицелловые |
| Род: | Франциселла |
| Разновидность: | Ф. туляренсис |
| Биномиальное имя | |
| Франциселла Туляренсис (Маккой и Чапин, 1912 г.) Dorofe'ev 1947 | |
Francesella tularensis — патогенный вид грамотрицательных коккобацилл , аэробной бактерии . [1] Он не образует спор, неподвижен, [2] и возбудитель туляремии , легочная форма которой без лечения часто приводит к летальному исходу. Это прихотливая, факультативная внутриклеточная необходим цистеин . бактерия, которой для роста [3] Из-за низкой инфекционной дозы, легкости распространения аэрозолем и высокой F. вирулентности tularensis классифицируется как избранный агент правительством США первого уровня наряду с другими потенциальными агентами биотерроризма, такими как Yersinia pestis , Bacillus anthracis и Эбола. вирус. Обнаруженная в природе, Francesella tularensis может сохраняться в течение нескольких недель при низких температурах в тушах животных, почве и воде. В лаборатории F. tularensis выглядит как небольшие палочки (0,2 на 0,2 мкм) и лучше всего растет при температуре 35–37 °C. [4]
История
[ редактировать ]Этот вид был обнаружен у сусликов в округе Тулар, штат Калифорния, в 1911 году. Bacterium tularense вскоре была выделена Джорджем Уолтером Маккоем (1876–1952) из Лаборатории чумы США в Сан-Франциско, о чем сообщалось в 1912 году. В 1922 году Эдвард Фрэнсис (1872–1872–1872–1872 гг.) 1957), врач и медицинский исследователь из Огайо, обнаружил, что является Bacterium tularense возбудителем туляремии , после изучения нескольких случаев с симптомами заболевания. Позже он стал известен как Francesella tularensis , в честь открытия Фрэнсиса. [5] [6] [7]
Болезнь также была описана Фукусимы в Японии, где она была связана с охотой на кроликов. Хачиро Охарой в 1920-х годах в районе [8] В 1938 году советский бактериолог Владимир Дорофеев (1911–1988) и его команда воссоздали инфекционный цикл возбудителя у человека, а его коллектив первым разработал меры защиты. В 1947 году Дорофеев независимо выделил возбудитель, открытый Фрэнсисом в 1922 году. Поэтому он широко известен как Франциселла Дорофеева в странах бывшего СССР .
Классификация
[ редактировать ]три подвида ( биовара ) F. tularensis (по состоянию на 2020 год): Выделены [8]
- Ф. т. tularensis (или тип А), встречающийся преимущественно в Северной Америке , является наиболее вирулентным из четырех известных подвидов и связан со смертельными легочными инфекциями. Сюда входит основной лабораторный штамм типа А, SCHUS4.
- Ф. т. holarctica (также известный как биовар F. t. palearctica или тип B) встречается преимущественно в Европе и Азии , но редко приводит к смертельному исходу заболевания. Аттенуированный живой вакцинный штамм подвида F. t. holarctica была описана, хотя она еще не полностью лицензирована Управлением по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов в качестве вакцины. У этого подвида отсутствует цитруллинуреидазная активность и способность продуцировать кислоту из глюкозы биовара F. t. Палеарктика .
- Ф. т. mediasiatica , встречается преимущественно в Средней Азии ; в настоящее время мало что известно об этом подвиде или его способности заражать людей.
Кроме того, F. novicida [9] иногда ранее классифицировали как F. t. новичида . Его характеризовали как относительно невирулентную Францизеллу ; только два случая туляремии в Северной Америке были связаны с этим организмом, и это были только у лиц с тяжелым ослабленным иммунитетом .
Патогенез
[ редактировать ]F. tularensis обнаружен у беспозвоночных , включая насекомых и клещей , а также у позвоночных животных, таких как птицы , амфибии , рептилии , [ нужна ссылка ] рыба [ нужна ссылка ] и млекопитающие , включая человека. [8] Заражение человека часто вызывают переносчики , особенно клещи, а также комары , оленьи мухи и слепни . Другим источником является прямой контакт с инфицированными животными или трупами. [8] Важными резервуарными хозяевами являются зайцеобразные (например, кролики), грызуны , [8] курообразные птицы и олени . [ нужна ссылка ] заражение через фомиты (предметы). Важно также [8] Передача от человека к человеку была продемонстрирована при трансплантации твердых органов. [10]
F. tularensis может выживать вне хозяина-млекопитающего в течение нескольких недель. [ нужна ссылка ] и был найден в воде, [8] луга и стога сена . Аэрозоли, содержащие бактерии, могут образовываться при потревожении трупов при стрижке кустов или стрижке газона; в результате туляремию стали называть «болезнью газонокосилки». Эпидемиологические исследования показали положительную корреляцию между профессиями, связанными с вышеуказанными видами деятельности, и заражением F. tularensis . [ нужна ссылка ]
Заражение человека F. tularensis может происходить несколькими путями. Входными воротами являются кровь и дыхательная система. Чаще всего заболевание возникает при контакте с кожей, приводя к язвенно-железистой форме заболевания. Вдыхание бактерий, [8] в частности биовар Ф. т. Туляренсис , [ нужна ссылка ] приводит к потенциально смертельной легочной туляремии. Хотя легочная и ульцерогландулярная формы туляремии более распространены, описаны и другие пути заражения, в том числе орофарингеальная инфекция, вызванная употреблением загрязненной пищи или воды, а также конъюнктивальная инфекция, вызванная попаданием в глаза. [8]
Жизненный цикл
[ редактировать ]F. tularensis — факультативная внутриклеточная бактерия, способная инфицировать большинство типов клеток, но в первую очередь инфицирует макрофаги в организме хозяина. [ нужна ссылка ] Вход в макрофаг происходит путем фагоцитоза , и бактерия изолируется изнутри инфицированной клетки с помощью фагосомы . [ нужна ссылка ] Затем F. tularensis вырывается из этой фагосомы в цитозоль и быстро пролиферирует. В конце концов, инфицированная клетка подвергается апоптозу , и бактерии-потомки высвобождаются в результате одного «взрывного» события. [11] инициировать новые раунды заражения.
Факторы вирулентности
[ редактировать ]
Механизмы вирулентности F. tularensis недостаточно изучены. Подобно другим внутриклеточным бактериям, которые вырываются из фагосомальных отсеков для репликации в цитозоле, штаммы F. tularensis продуцируют различные гемолитические агенты, которые могут способствовать деградации фагосомы. [12] Активность гемолизина , названная NlyA, с иммунологической реактивностью к анти-HlyA-антителам Escherichia coli , была выявлена у биовара F. t. новичида . [13] У других бактерий было обнаружено, что кислая фосфатаза AcpA действует как гемолизин, тогда как у Francesella ее роль как фактора вирулентности является предметом энергичных дискуссий.
F. tularensis содержит систему секреции типа VI (T6SS), которая также присутствует у некоторых других патогенных бактерий. [14] Он также содержит ряд белков АТФ-связывающей кассеты (ABC), которые могут быть связаны с секрецией факторов вирулентности. [15] F. tularensis использует пили типа IV для связывания с внешней стороной клетки-хозяина и, таким образом, для фагоцитоза. Мутантные штаммы, лишенные пилей, демонстрируют сильно ослабленную патогенность.
Экспрессия белка массой 23 кДа, известного как IglC, необходима для прорыва фагосом F. tularensis и внутриклеточной репликации; в его отсутствие мутантные клетки F. tularensis погибают и разрушаются макрофагами. Этот белок расположен на предполагаемом острове патогенности, регулируемом транскрипционным фактором MglA.
F. tularensis in vitro подавляет иммунный ответ инфицированных клеток — тактика, используемая значительным количеством патогенных организмов для обеспечения беспрепятственного (хотя и кратковременного) подавления их репликации со стороны иммунной системы хозяина путем блокирования предупреждающих сигналов от инфицированных клеток. Для такого снижения иммунного ответа необходим белок IglC, хотя вклад IglC и других генов снова неясен. еще не охарактеризована F. tularensis Существует несколько других предполагаемых генов вирулентности, но их роль в патогенности .
Генетика
[ редактировать ]Как и многие другие бактерии, F. tularensis подвергается бесполому размножению. Бактерии делятся на две дочерние клетки , каждая из которых содержит идентичную генетическую информацию. Генетическая изменчивость может быть вызвана мутацией или горизонтальным переносом генов .
Геном t F. . tularensis штамм SCHU4 был секвенирован . [16] Исследования, полученные в результате секвенирования, показывают, что ряд генокодирующих областей в геноме F. tularensis повреждены мутациями, создавая тем самым блоки в ряде метаболических и синтетических путей, необходимых для выживания. Это указывает на то, что F. tularensis в ходе эволюции стал зависеть от организма-хозяина в отношении определенных питательных веществ и других процессов, о которых обычно заботятся эти поврежденные гены.
Геном F. tularensis содержит необычные транспозоноподобные элементы, напоминающие аналоги, которые обычно встречаются в эукариотических организмах. [16]
Филогенетика
[ редактировать ]Большая часть известного глобального генетического разнообразия F. t. holarctica присутствует в Швеции . [17] Это позволяет предположить, что этот подвид возник в Скандинавии и распространился оттуда на остальную часть Евросибири.
Использование в качестве биологического оружия
[ редактировать ]Когда в 1969 году завершилась программа США по созданию биологического оружия , F. tularensis был одним из семи стандартизированных видов биологического оружия, разработанных в рамках немецко-американского сотрудничества в 1920–1930-х годах. [18]
Диагностика, лечение и профилактика
[ редактировать ]
- Диагностика
Инфекция F. tularensis диагностируется врачами на основании симптомов, анамнеза пациента, визуализации и лабораторных исследований.
- Уход
Туляремию лечат антибиотиками, такими как аминогликозиды, тетрациклины или фторхинолоны. Было предложено около 15 белков, которые могли бы облегчить разработку лекарств и вакцин. [19]
- Профилактика
Профилактические меры включают предотвращение укусов клещей, мух и комаров; обеспечение тщательного приготовления всей дичи; воздерживаться от употребления неочищенной воды и использования средств от насекомых. При работе с культурами F. tularensis в лаборатории надевайте халат, непроницаемые перчатки, маску и средства защиты глаз. При разделке дичи надевайте непроницаемые перчатки. Живая аттенуированная вакцина доступна для лиц, которые подвергаются высокому риску заражения, например, для персонала лабораторий. [20]
Геномика
[ редактировать ]- Геномные проекты Франциселлы (из онлайн-базы данных Genomes )
- Сравнительный анализ геномов Франциселлы (в Министерства энергетики США системе IMG )
См. также
[ редактировать ]Ссылки
[ редактировать ]- ^ «Francisella tularensis» (PDF) . health.ny.gov . Центр Уодсворта: Департамент здравоохранения штата Нью-Йорк . Проверено 12 мая 2015 г.
- ^ «Туляремия (Francisella tularensis)» (PDF) . Мичиган.gov . Департамент общественного здравоохранения штата Мичиган . Проверено 12 мая 2015 г.
- ^ Райан К.Дж.; Рэй К.Г., ред. (2004). Медицинская микробиология Шерриса (4-е изд.). МакГроу Хилл. стр. 488–90. ISBN 0-8385-8529-9 .
- ^ «Францизелла туляренсис» . Microbewiki.kenyon.edu .
- ^ Тарнвик, А.; Берглунд, Л. (1 февраля 2003 г.). «Туляремия » Европейский респираторный журнал . 21 (2): 361–373. дои : 10.1183/09031936.03.00088903 . ПМИД 12608453 . S2CID 219200617 . Получено 20 марта.
- ^ Маккой GW, Чапин CW. Бактерия tularense — возбудитель чумоподобного заболевания грызунов. Бюллетень общественного здравоохранения 1912;53:17–23.
- ^ Джанетт Барри, Заметный вклад ученых службы общественного здравоохранения в медицинские исследования . Национальный институт здравоохранения, Публикация Службы общественного здравоохранения № 752, 1960 г., с. 36.
- ^ Перейти обратно: а б с д и ж г час я Сэм Р. Телфорд III, Хайди К. Гётерт (2020). «Экология Francesella tularensis », Ежегодный обзор энтомологии 65: 351–372. doi : 10.1146/annurev-ento-011019-025134
- ^ Шёстедт АБ. «Род И. Францизелла Дорофеева 1947, 176АЛ». Руководство Берджи по систематической бактериологии . Том. 2 (Протеобактерии), часть B (Гаммапротеобактерии) (2-е изд.). Нью-Йорк: Спрингер. стр. 200–210.
- ^ Нельсон К.А., Муруа С., Джонс Дж.М., Молер К., Чжан Ю., Виггинс Л.; и др. (2019). «Передача Francisella tularensis при трансплантации твердых органов, 2017» . Экстренное заражение Dis . 25 (4): 767–775. дои : 10.3201/eid2504.181807 . ПМК 6433034 . ПМИД 30730826 .
{{cite journal}}: CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка ) - ^ Каррутерс, Джонатан; Лит, Грант; Лопес-Гарсия, Мартин; Гиллард, Джозеф; Лоус, Томас Р.; Лукашевский, Роман; Молина-Париж, Кармен (01.06.2020). «Стохастическая динамика заражения и репликации Francesella tularensis» . PLOS Вычислительная биология . 16 (6): e1007752. Бибкод : 2020PLSCB..16E7752C . дои : 10.1371/journal.pcbi.1007752 . ISSN 1553-7358 . ПМЦ 7304631 . ПМИД 32479491 .
- ^ Мохапатра, Нрусингх П.; Сони, Шилпа; Рейли, Томас Дж.; Лю, Цзижун; Клозе, Карл Э.; Ганн, Джон С. (2008). «Комбинированная делеция четырех кислых фосфатаз Francesella novicida ослабляет вирулентность и выход макрофагов из вакуолей» . Инфекция и иммунитет . 76 (8): 3690–3699. дои : 10.1128/IAI.00262-08 . ПМЦ 2493204 . ПМИД 18490464 .
- ^ «Интернет-библиотека Уайли» . Onlinelibrary.wiley.com . Проверено 20 марта 2022 г.
- ^ Спидлова, Петра; Стулик, Иржи (2017). «Система секреции Francisella tularensis типа VI достигает совершеннолетия» . Вирулентность . 8 (6): 628–631. дои : 10.1080/21505594.2016.1278336 . ISSN 2150-5594 . ПМЦ 5626347 . ПМИД 28060573 .
- ^ Аткинс Х, Дасса Э, Уокер Н, Гриффин К, Харланд Д, Тейлор Р, Даффилд М, Титбол Р (2006). «Идентификация и оценка АТФ-связывающих кассетных систем во внутриклеточной бактерии Francesella tularensis » . Рес микробиол . 157 (6): 593–604. дои : 10.1016/j.resmic.2005.12.004 . ПМИД 16503121 .
- ^ Перейти обратно: а б Ларссон П., Ойстон П., Чейн П. и др. (2005). «Полная последовательность генома Francesella tularensis , возбудителя туляремии» . Нат Жене . 37 (2): 153–9. дои : 10.1038/ng1499 . ПМИД 15640799 .
- ^ Карлссон Э., Свенссон К., Линдгрен П., Быстром М., Сьёдин А., Форсман М., Йоханссон А. (2012) Филогеографическая картина Francisco tularensis в Швеции указывает на скандинавское происхождение евросибирской туляремии. Environ Microbiol doi: 10.1111/1462-2920.12052
- ^ Кродди, Эрик К. и Харт, К. Перес-Армендарис Дж., Химическая и биологическая война , ( Google Книги ), Springer, 2002, стр. 30–31, ( ISBN 0387950761 ), по состоянию на 24 октября 2008 г.
- ^ Francesella tularensis: In silico Идентификация мишеней лекарств и вакцин с помощью анализа метаболических путейДж. Харати, Дж. Фаллах6-я конференция по биоинформатике
- ^ «Часть IV: Острые инфекционные заболевания» (PDF) . Publichealth.lacounty.gov . Проверено 20 марта 2022 г.
Внешние ссылки
[ редактировать ]- о Francesella tularensis Информация от CDC/Национального центра инфекционных заболеваний:
- Ресурсный центр биоинформатики BioHealthBase Национальный институт аллергии и инфекционных заболеваний (NIAID) поддерживает общедоступную базу данных, описывающую молекулярную генетику F. tularensis . На сайте описаны гены, белки и клеточные характеристики возбудителя.
- Типовой штамм Francesella tularensis в Bac Dive - база метаданных по бактериальному разнообразию
