Брахиспира - Brachyspira

Брахиспира
Научная классификация
Королевство:
Бактерии
Тип:
Спирохеты
Учебный класс:
Спирохеты
Заказ:
Brachyspirales
Семья:
Brachyspiraceae
Род:
Брахиспира Hovind-Hougen et al. 1983 г.
Разновидность
Синонимы
  • Serpula Стэнтон и др. 1991 non (Persson 1801) серый 1821 non Linnaeus 1758
  • Серпулина Стэнтон 1992 нон Зборзевски 1834

Брахиспира это род бактерии классифицируется в пределах филума спирохет.[2][3] [4]

Виды Brachyspira включают патогены у свиней, птиц, собак и людей.

B. pilosicoli колонизирует миллионы людей во всем мире, что приводит к кишечному спирохетоз, хроническая, перемежающаяся водянистая диарея, которую очень недооценивают [5] из-за отсутствия простого диагностического инструмента для врачей. Мультиплексные КПЦР являются многообещающим диагностическим инструментом, поскольку Brachyspira не растут на обычных средах.[6]

B. pilosicoli также вызывают спирохетоз птиц:[2] птиц можно рассматривать как естественный резервуар.

Б. hyodysenteriae приводит к диарейным заболеваниям у растущих свиней во всем мире, вызывая так называемую дизентерию свиней, тифлоколит или кишечный спирохетоз свиней, что приводит к крупным «производственным потерям» в агробизнесе.

Некоторые виды любят Б. innocens или же Б. промежуточный кажутся менее опасными.

Филогения

В настоящее время принятая таксономия основана на Список названий прокариот, стоящих в номенклатуре (LPSN)[7] и Национальный центр биотехнологической информации (NCBI),[8] а филогения основана на высвобождении 123 LTP на основе 16S рРНК Проект "Все виды живого дерева".[9]

 
 

Б. аалборги Hovind-Hougen et al. 1983 г. (тип sp.)

 
 
 

Б. hyodysenteriae (Harris et al. 1972) Ochiai et al. 1998 г.

 
 
 

Б. innocens (Киньон и Харрис, 1979) Ochiai et al. 1998 г.

 
 

B. murdochii (Стэнтон и др., 1997 г.) Хэмпсон и Ла, 2006 г.

 
 
 
 

Б. промежуточный (Стэнтон и др., 1997 г.) Хэмпсон и Ла, 2006 г.

 
 
 

Б. альвинипулли Стэнтон и др. 1998 г.

 
 

B. pilosicoli (Trott et al. 1996) Ochiai et al. 1998 г.

 
 
 
 
 

♠ Штаммы, обнаруженные на Национальный центр биотехнологической информации (NCBI), но не указаны в Список названий прокариот, стоящих в номенклатуре (ЛСПН).

Эволюционная гипотеза

Интересно учитывать, что Brachyspira могла быть недостающим звеном между независимыми грамм-негативы и в конечном итоге интернализованные организмы, такие как Митохондрии. Можно представить себе следующий филогенетический путь: грамотрицательные свободные обитатели -> спирохеты, прикрепленные к цитоскелету клетки и экспрессирующие порины, создавая цитоплазматические мостики и комплементарность генома между паразитом и материнской клеткой -> риккетсия с полной интернализацией -> постоянный внутриклеточный хозяин = митохондрия

Патогенез кишечного спирохетоза человека (HIS)

Бактерии Brachyspira развили паразитический образ жизни за счет сокращения генома (от 2,5 до 3,3 МБ) [10] по сравнению с другими грамотрицательными бактериями (~ 5 Мб).

Люди заражаются при проглатывании грязной воды, возможно, при купании в водах, содержащих бактерии, или при прямом контакте с зараженными фекалиями (племена, живущие на открытом воздухе, едоки сырых яиц, жители трущоб без санитарных условий, МСМ).

Гомология генома между бореллией, трепонемой и брахиспирой подразумевает, что брахиспира должна:

  • импортировать углеводы и короткие жирные кислоты (6-> 3 углерода) для своих энергетических нужд из просвета толстой кишки,
  • доплыть до (вязкофильного[11]) и сквозных (вязкотаксия) слоев муцина благодаря его спиралевидной форме и жгутику (см. фильм [12]),
  • прикрепляются к колоноцитам апикально и друг к другу латерально,
  • тем самым создавая сплошной слой бактериальных клеток[13] способный противостоять движению кала in vivo: это патогномоничный кисть границы [2] наблюдается в гистологии при биопсии толстой кишки
  • еще предстоит выяснить, способна ли Brachyspira, как и Borrelia, прикрепляться к декорину и прогрессировать в рыхлой соединительной ткани и проникать в другие ткани,[14]
  • что касается боррелий и сифилиса,[15] Brachyspira может быть способна перемещаться в семенные пузырьки, где она найдет другую нишу «вне» тела с муцинами для вторжения, эпителием для прикрепления и доступной глюкозой. Chapot F. (2020) выдвигает гипотезу о том, что Brachyspira может передаваться половым путем в сообществах МСМ через аноральный, но также проникающий путь.

После прикрепления к энтероциту апикально, скрытого от естественного и приобретенного иммунитета слизистым слоем и занимающего нишу, которую другие бактерии не могут использовать, Brachyspira, скорее всего, экспрессирует порины на своей вершине. [3] позволяя ему импортировать из цитоплазмы колоноцитов аминокислоты и нуклеиновые кислоты, необходимые для репликации.

Также было продемонстрировано, что Brachyspira создает среду, благоприятную для его передвижения, за счет активации экспрессии муцина:[16] он создает свою нишу.

Клинические проявления в медицине человека

Публикации теперь склонны указывать на то, что колонизация Brachyspira должна нет считаться безобидным комменсализмом:

  • Хроническая диарея [17]
  • Синдром раздраженного кишечника [18]
  • Острая кишечная боль [19]
  • Язвенный колит [20]
  • Посттранслокационная спирохетемия и кардиогенный шок [21]

Лечение антибиотиками и резистентность в медицине человека

Лечение 10-дневным приемом коамоксициллина 1 г 2 раза в день + метронидазол 500 3 раза в день, по-видимому, дает очень хорошие результаты при абдоминальных симптомах.[22] Во время этого курса антибиотикотерапии рекомендуется вводить Saccharomyces boulardii один раз в день.[23]

Устойчивость к доксициклину подтверждена документально, и ее следует избегать.[нужна цитата ]

Лечение антибиотиками и резистентность в ветеринарии

Ветеринарные антибиотики, применяемые для лечения дизентерии свиней, Виды Brachyspira включить линкозамид линкомицин, то ионофор салиномицин, то хиноксалин карбадокс, плевромодулины тиамулин и Валнемулин, так же хорошо как аминогликозид гентамицин, важный антибиотик, используемый у людей.

Брахиспира появляется все больше сообщений о резистентности к вышеуказанным антибиотикам. Пока нет Институт клинических и лабораторных стандартов (CLSI) контрольные точки по антимикробным препаратам для Брахиспира установлено, резистентность к плевромодулинам тиамулин и Валнемулин считается при МИК ≥ 2 мкг / мл.[24] Устойчивость к плевромодулинам важна, потому что они являются антибиотиками «последней инстанции»; по состоянию на 2001 г. они были единственными антибиотиками с достаточным минимальная ингибирующая концентрация (MIC) значения, оставленные для лечения дизентерии свиней в Швеции, согласно Национальному ветеринарному институту в Упсале.[25]

Устойчивость к антибиотикам варьируется в зависимости от географического региона и не развивается так быстро у изолятов в США, как это было у изолятов из других стран.[26]Тиамулин устойчивость была впервые описана в 1996 году в Венгрии,[27] и впоследствии сообщалось из других стран Европы и Азии.[28][29][30][31][32][33]В 2009 г. в Испании 7,4% изолятов Brachyspira были резистентными к венамулину, а 17,6% - к тиамулину.[34] В Швеции 10-15% B. pilosicoli изоляты в период с 2002 по 2010 гг. были устойчивы к тиамулину (МИК> 4 мкг / мл), и постепенное увеличение МИК тиамулина наблюдалось в Б. hyodysenteriae между 1990 и 2003 годами, который с тех пор стабилизировался.[35]

У польских изолятов обнаружена пониженная чувствительность к линкомицину, но не к тиамулину.[36]

В США устойчивость видов Brachyspira, собранных в 2008–2010 гг., Была обычной только против линкомицин (80% имели МПК 32 или 64), МПК были умеренно высокими по отношению к гентамицину, в то время как устойчивость к Валнемулин (4,7%) и тиамулин (3,2% изолятов), как сообщается в единственном на сегодняшний день исследовании в США, проведенном в Айове, еще не было распространено.[26]

Использование плевромодулинов у пищевых животных в США отдельно не сообщается в США. Управление по контролю за продуктами и лекарствами ежегодный отчет Закона о плате за употребление наркотиков для животных (ADUFA) «Противомикробные препараты, продаваемые или распространяемые для использования в животных, производящих пищу».[37] Однако количество используемых линкозамидов в размере 190 тонн на ADUFA является значительным; Антибиотики, использованные в США для кормления животных в 2011 г., составляли: ионофоры 4,123,259 кг, аминогликозиды 214,895 кг и линкозамиды 190,101 кг.

Микробиологическая идентификация

Brachyspira способны к гемолизу, степень которого использовалась для их характеристики, с Б. hyodysenteriae показывает сильный бета-гемолиз, пока B. pilosicoli, B. intermedia, B. murdochii, и Б. innocens были описаны как слабо гемолитические.[38] Однако в недавнем исследовании Университета штата Айова все (10/10) Б. промежуточный изолятов, 91% (9/11) Brachyspira spp. изолятов и 20% (2/6) B. pilosicoli изоляты с ферм в Северной Каролине (36), Айове (23), Миннесоте (9), Небраске (3), Мичигане (2), Иллинойсе (2), Миссури (1), Северной Дакоте (1), Южной Дакоте (1). ) и Огайо (1) продемонстрировали сильный бета-гемолиз.[26]

В последнее время количественная ПЦР кажется более чувствительным способом идентификации Brachyspira, которая во всем мире очень привередливый бактерии расти.

Изменение экологии

В США болезнь свиней, ассоциированная с брахиспирой, и выделение Виды Brachyspira от свиней с диарейными заболеваниями в значительной степени исчезли из стад свиней в конце 1990-х - начале 2000-х годов, но вернулись в середине 2000-х годов по неизвестным причинам.

Исследование 2011 г. изолятов из стад свиней Среднего Запада описало основные изменения в частоте и гемолизе Brachyspira spp, то есть патогенности: большинство изолированных видов Brachyspira ранее считались минимально патогенными или комменсальными, например Brachyspira murdochi (27%) или новые / неклассифицируемые виды Brachyspira (25%), в то время как только 40,5% из 79 изолятов от больных свиней могут быть подтверждены как классические патогены. Б. hyodysenteriae или же Brachyspira pilosicoli методом ПЦР.[39]Виды Brachyspira, ранее способные только к слабому гемолизу, например Б. промежуточный и B. pilosicoli было обнаружено, что они вызывают сильный гемолиз. Их также часто идентифицируют от больных свиней, что позволяет предположить, что они являются новыми патогенами.

Убедительным объяснением этого изменения в эпидемиологии и экологии является отбор путем увеличения использования антибиотиков у свиней (например, в качестве стимуляторов роста), поскольку B. murdochii и неклассифицируемые виды Brachyspira spp. менее восприимчивы к противомикробным препаратам, чем ранее установленные патогены Brachyspira.

Рекомендации

  1. ^ Вестерман, Л. Дж. (2013). Кишечный спирохетоз человека (Кандидатская диссертация).[постоянная мертвая ссылка ]
  2. ^ а б Ле Рой, Кэролайн I .; Мэппли, Люк Дж .; La Ragione, Roberto M .; Вудворд, Мартин Дж .; Клаус, Сандрин П. (5 марта 2019 г.). «Спирохетоз кишечника птиц, вызванный Brachyspira pilosicoli». Микробная экология в здоровье и болезнях. 26: 28853. Дои:10.3402 / mehd.v26.28853. ЧВК  4683989. PMID  26679774.
  3. ^ Увидеть Список названий прокариот, стоящих в номенклатуре. Данные извлечены из J.P. Euzéby. «Спирохеты». Архивировано из оригинал на 2011-06-13. Получено 2011-11-17.
  4. ^ Увидеть NCBI веб-страница о спирохетах Данные извлечены из Сэйерс; и другие. "Браузер таксономии NCBI". Национальный центр биотехнологической информации. Получено 2011-06-05.
  5. ^ Хэмпсон, Дэвид Дж. (2017). «Спирохета Brachyspira pilosicoli, энтерический патоген животных и людей». Обзоры клинической микробиологии. 31 (1). Дои:10.1128 / CMR.00087-17. ЧВК  5740978. PMID  29187397.
  6. ^ Боргстрем, Анна; Шеррер, Симона; Кирхгесснер, Констанце; Шмитт, Сара; Фрей, Даниэль; Виттенбринк, Макс М. (7 февраля 2017 г.). «Новый мультиплексный КПЦР, нацеленный на 23S рДНК, для диагностики дизентерии свиней и кишечного спирохетоза свиней». BMC Ветеринарные исследования. 13 (1): 42. Дои:10.1186 / s12917-016-0939-6. ЧВК  5297149. PMID  28173799.
  7. ^ J.P. Euzéby. "Брахиспира". Список названий прокариот, стоящих в номенклатуре (LPSN). Получено 2016-03-30.
  8. ^ Сэйерс; и другие. "Брахиспира". Национальный центр биотехнологической информации (NCBI) база данных таксономии. Получено 2016-03-30.
  9. ^ Проект "Все виды живого дерева".«Релиз 123 LTP на основе 16S рРНК (полное дерево)» (PDF). Комплексная база данных рибосомных РНК Silva. Получено 2013-03-20.
  10. ^ Хэмпсон, Д. Дж .; Ван, П. (2018). «Спирохеты толстой кишки: чему нас научила геномика?». Актуальные темы микробиологии и иммунологии. 415: 273–294. Дои:10.1007/82_2017_48. ISBN  978-3-319-89637-3. PMID  28879525.
  11. ^ Нареш, Рам; Хэмпсон, Дэвид Дж. (1 января 2010 г.). «Привлечение Brachyspira pilosicoli к муцину». Микробиология (Рединг, Англия). 156 (Pt 1): 191–197. Дои:10.1099 / мик ..0.030262-0. PMID  19833772.
  12. ^ [1]
  13. ^ «Фиг. 1. Вид сечения прямой кишки с помощью просвечивающей электронной микроскопии…» ResearchGate. Получено 5 марта 2019.
  14. ^ Сало, Джемина; Яатинен, Аннукка; Седерстрём, Мирва; Вильянен, Матти К .; Хитёнен, Юкка (2015). «Декорин-связывающие белки Borrelia burgdorferi способствуют развитию артрита и совместному сохранению специфической ДНК после лечения у мышей». PLOS ONE. 10 (3): e0121512. Bibcode:2015PLoSO..1021512S. Дои:10.1371 / journal.pone.0121512. ISSN  1932-6203. ЧВК  4376631. PMID  25816291.
  15. ^ Middelveen, Marianne J .; Берк, Дженни; Сапи, Ева; Бандоски, Шерил; Филуш, Катерина Р .; Ван, Йен; Франко, Агустин; Тиммараджу, Арун; Schlinger, Hilary A .; Мэйн, Питер Дж .; Стрикер, Рафаэль Б. (2014). «Культура и идентификация спирохет Borrelia во влагалищном и семенном секрете человека». F1000 Исследования. 3: 309. Дои:10.12688 / f1000research.5778.3. ISSN  2046-1402. ЧВК  5482345. PMID  28690828.
  16. ^ Огата, Шо; Симидзу, Кен; Томинага, Сусуму; Наканиши, Куниаки (2017). «Иммуногистохимическое исследование муцинов при спирохетозе кишечника человека». Патология человека. 62: 126–133. Дои:10.1016 / j.humpath.2017.01.013. PMID  28188751.
  17. ^ Цингану, Эфстатия; Гебберс, Ян-Олаф (7 января 2010 г.). «Спирохетоз кишечника человека - обзор». GMS Немецкая медицина. 8: Doc01. Дои:10.3205/000090. ЧВК  2830567. PMID  20200654.
  18. ^ Уокер, Марджори М .; Талли, Николас Дж .; Инганас, Линн; Энгстранд, Ларс; Джонс, Майкл П .; Ныхлин, Генри; Агреус, Ларс; Кьеллстрем, Ларс; Öst, Åke; Андреассон, Анна (1 февраля 2015 г.). «Спирохетоз толстой кишки связан с эозинофилией толстой кишки и синдромом раздраженного кишечника в общей популяции в Швеции». Патология человека. 46 (2): 277–283. Дои:10.1016 / j.humpath.2014.10.026. PMID  25540866.
  19. ^ Ган, Джейсон; Брайант, Кэтрин; Арул, Дхили; Пармар, Четан (4 ноября 2017 г.). «Кишечный спирохетоз, имитирующий острый аппендицит, с обзором литературы». Отчеты о делах BMJ. 2017: bcr – 2017–221574. Дои:10.1136 / bcr-2017-221574. ЧВК  5747739. PMID  29103010.
  20. ^ Нишии, Шин; Хигасияма, Масааки; Огата, Шо; Комото, Сюнсуке; Ито, Сугуру; Мидзогути, Акинори; Терада, Хисато; Фурухаси, Хиротака; Такаджо, Такеши; Ширакабе, Кадзухико; Ватанабэ, Тикако; Томита, Кенго; Нагао, Сигэаки; Миура, Соичиро; Хокари, Рёта (1 апреля 2018 г.). «Спирохетоз кишечника человека, имитирующий язвенный колит». Клинический журнал гастроэнтерологии. 11 (2): 145–149. Дои:10.1007 / s12328-017-0807-3. PMID  29204849. S2CID  4673959.
  21. ^ Байт-Мерабет, Лилия; Тилле, Арно; Легран, Патрик; Брун-Бюиссон, Кристиан; Каттуар, Винсент (25 сентября 2008 г.). «Инфекции кровотока Brachyspira pilosicoli: клинический случай и обзор литературы». Анналы клинической микробиологии и противомикробных препаратов. 7: 19. Дои:10.1186/1476-0711-7-19. ЧВК  2561035. PMID  18817558.
  22. ^ Хелблинг, Россана; Остерхельд, Мария-Кьяра; Водо, Бернар; Джатон, Катя; Нидеггер, Андреас (16 октября 2012 г.). «Кишечный спирохетоз, имитирующий воспалительное заболевание кишечника у детей». BMC Педиатрия. 12: 163. Дои:10.1186/1471-2431-12-163. ЧВК  3480841. PMID  23066991.
  23. ^ Келесидис, Теодорос; Поулакис, Харалабос (1 марта 2012 г.). «Эффективность и безопасность пробиотика Saccharomyces boulardii для профилактики и лечения желудочно-кишечных расстройств». Терапевтические достижения в гастроэнтерологии. 5 (2): 111–125. Дои:10.1177 / 1756283X11428502. ЧВК  3296087. PMID  22423260.
  24. ^ Карлссон М., Феллстрем К., Йоханссон К.Э., Франклин А. Устойчивость к противомикробным препаратам в Brachyspira pilosicoli с особым упором на точечные мутации в гене 23S рРНК, связанные с устойчивостью к макролидам и линкозамиду. Microb Drug Resist 2004. 10: 204–208.
  25. ^ Карлссон М., Гуннарссон А., Франклин А. Восприимчивость к плевромутилинам у Brachyspira (Serpulina) hyodysenteriae. Anim Health Res Rev.2001, июнь; 2 (1): 59-65.
  26. ^ а б c Clothier KA, Kinyon JM, Frana TS, Naberhaus N, Bower L, Strait EL, Schwartz K. Характеристика видов и паттерны минимальной ингибирующей концентрации изолятов видов Brachyspira от свиней с клиническим заболеванием.J Vet Diagn Invest. 2011 ноя; 23 (6): 1140-5.
  27. ^ Мольнар, Л. (1996). Вет. Рек. 138: 158-160.
  28. ^ Грешем А.С., Хант Б.В., Далзил Р.В. Лечение дизентерии свиней - проблемы устойчивости к антибиотикам и сопутствующего сальмонеллеза. Vet Rec. 1998, 28 ноября; 143 (22): 619.
  29. ^ Италия http://www.ivis.org/proceedings/ipvs/2006/TREATMENT/P_31-22.pdf?LA=1
  30. ^ Германия: Роде Дж., Кесслер М., Баумс К.Г., Амтсберг Г. Сравнение методов тестирования чувствительности к противомикробным препаратам и значений МПК для препаратов плевромутилина, выделенных в Германии для Brachyspira hyodysenteriae. Vet Microbiol 2004. 102: 25–32.
  31. ^ Прингл М., Ланден А., Франклин А. Устойчивость к тиамулину в изолятах свиного Brachyspira pilosicoli. Res Vet Sci 2006. 80: 1–4.
  32. ^ Чешская Республика: Лобова Д., Смола Дж., Чижек А. Снижение чувствительности к тиамулину и валнемулину среди чешских изолятов Brachyspira hyodysenteriae. J Med Microbiol 2004. 53: 287–291.
  33. ^ Карлссон М. и др. (2002). Proc. 17-й конгресс IPVS, стр.189
  34. ^ Идальго А., Карвахаль А., Гарсиа-Фелис С. и др. Тестирование чувствительности к противомикробным препаратам испанских полевых изолятов Brachyspira hyodysenteriae. Res Vet Sci 2009. 87: 7–12.
  35. ^ Pringle M, Landén A, Unnerstad HE, Molander B, Bengtsson B. Чувствительность свиней к противомикробным препаратам Brachyspira hyodysenteriae и Brachyspira pilosicoli был изолирован в Швеции в период с 1990 по 2010 гг., Acta Vet Scand. 2012 21 сентября; 54:54.
  36. ^ Zmudzki J, Szczotka A, Nowak A, Strzelecka H, ​​Grzesiak A, Pejsak Z. Чувствительность к противомикробным препаратам Brachyspira hyodysenteriae изолирован от 21 польского хозяйства. Pol J Vet Sci. 2012; 15 (2): 259-65.
  37. ^ «Противомикробные препараты, продаваемые или распространяемые для использования у животных, производящих пищу». FDA.gov. Получено 5 марта 2019.
  38. ^ Комарек В., Мадернер А., Спергсер Дж., Вайссенбек Х. Инфекции со слабо гемолитическими видами Brachyspira у свиней с различными хроническими заболеваниями. Vet Microbiol 134: 311–317.
  39. ^ Clothier KA, Kinyon JM, Frana TS, Naberhaus N, Bower L, Strait EL, Schwartz K. Характеристика видов и паттерны минимальной ингибирующей концентрации Брахиспира виды изолятов от свиней с клиническим заболеванием // J Vet Diagn Invest. 2011 ноя; 23 (6): 1140-5.