Burkholderia mallei - Burkholderia mallei

Burkholderia mallei
Burkholderia mallei.tif
Научная классификация
Домен:
Бактерии
Тип:
Протеобактерии
Учебный класс:
Бетапротеобактерии
Заказ:
Burkholderiales
Семья:
Burkholderiaceae
Род:
Burkholderia
Разновидность:
B. mallei
Биномиальное имя
Burkholderia mallei
(Zopf 1885)
Ябуучи и другие. 1993
Синонимы

Бацилла сапа Loeffler 1882
Bacillus mallei Цопф 1885
Actinobacillus mallei (Zopf 1885) Brumpt 1910
Pfeifferella mallei (Zopf 1885) Бьюкенен 1918
Malleomyces mallei (Zopf 1885) Pribram 1933
Loefferella mallei (Zopf 1885) Холден 1935
Acinetobacter mallei (Zopf 1885) Сталь и Коуэн 1964
Pseudomonas mallei (Zopf 1885) Redfearn и другие. 1966

Burkholderia mallei это Грамотрицательный, биполярный, аэробный бактерия, а человек и животное возбудитель рода Burkholderia вызывая сап; то латинский название этой болезни (молоточек) дала название вызывающему его виду. Это тесно связано с Б. pseudomallei, и по мультилокусная последовательность это подвид B. pseudomallei.[1] B. mallei развился из Б. pseudomallei путем выборочного сокращения и удаления из Б. pseudomallei геном.[2] В отличие от Б. pseudomallei и другие представители рода, B. mallei неподвижен; его форма коккобациллярный длиной около 1,5–3,0 мкм и диаметром 0,5–1,0 мкм с закругленными концами.

Открытие и ранняя история

Вильгельм Шютц и Фридрих Лёффлер впервые изолировали B. mallei в 1882 г.[3] Он был выделен из инфицированной печени и селезенки лошади.[4] Эта бактерия также одна из первых идентифицированных, содержащих система секреции типа VI что важно из-за его патогенности.[5] В 1885 году немецкий ботаник и бактериолог, Вильгельм Цопф (1846–1909) дал патогену его биномиальное название после анализа образцов бактерии. Далее он уточнил свои наблюдения с патогеном в 1886 году.[6]

Семья Burkholderiaceae

Большинство организмов Burkholderiaceae живут в почве; тем не мение, B. mallei не. Потому что B. mallei облигатное млекопитающее возбудитель, он должен заразить хозяин млекопитающее, чтобы жить и передаваться от одного хозяина к другому.[7]

Род Burkholderia

B. mallei очень тесно связан с Б. pseudomallei, будучи на 99% идентичными в сохраненных гены по сравнению с Б. pseudomallei. B. malllei примерно на 1,4 Мб меньше ДНК чем Б. pseudomallei.[4] B. mallei возможно, действительно произошли от напряжения Б. pseudomallei после того, как последний заразил животное. Бактерия потеряла бы гены, которые не были необходимы для жизни в животном-хозяине. Это предположение нашло поддержку в исследованиях, сравнивающих штаммы B. mallei к Б. pseudomallei и укажите, что их два геномы очень похожи. Гены, которые позволили бактериям выжить в почвенной среде, например гены, которые дали B. mallei способность защищать от бактерицидных средств, антибиотиков и противогрибковых средств, вероятно, была исключена. Таким образом, причина того, что B. mallei не встречается вне хозяина, потому что ему не хватает генов, необходимых для выживания в почве. Сравнение геномов также указывает на то, что B. mallei все еще развивается и адаптируется к внутриклеточный Стиль жизни.[8]

Геном

Геном B. mallei была секвенирована в Соединенных Штатах Институт геномных исследований. Размер генома меньше, чем у Б. pseudomallei. В B. mallei последовательность выявила хромосома из 3,5 мега пары оснований (Мб) и "мегаплазмид" на 2.3 Мб. Многие инсерционные последовательности также были обнаружены гены с фазовой переменной.[3] Геном для B. mallei состоит из двух круговых хромосом. В хромосоме 1 гены, относящиеся к метаболизм, формирование капсулы и липополисахарид биосинтез расположены. B. mallei имеет полисахарид капсула, которая указывает на его потенциальную возбудимость. Хромосома 2 - это то место, где большая часть информации о системах секреции и вирулентность -ассоциированные гены.[4] Мультилокусная типизация последовательностей показал, что B. mallei скорее всего произошел от Б. pseudomallei клон снижение. Около 1000 Б. pseudomellei гены отсутствуют или варьируются в B. mallei геном. B. malleiГеном также имеет большое количество инсерционных последовательностей.[8]

Таксономия

B. mallei был впервые назван "Bacillus mallei"и принадлежал к роду Псевдомонады до начала 1990-х гг. Это также упоминалось как «фарс». Теперь это часть рода Burkholderia.[3]

Печатать

Не существует стандартизированной системы для различения B. mallei и Б. pseudomallei. Методы, которые использовались для дифференциации и идентификации одного напряжение от другого включают риботипирование, гель-электрофорез в импульсном поле, мультилокусный ферментный электрофорез, случайный амплифицированный полиморфный анализ ДНК, и мультилокусная типизация последовательностей.[3] Сравнение ДНК B. mallei и Б. pseudomallei должны быть выполнены на уровне 23S рДНК, однако, поскольку не обнаружено различий между двумя видами на уровне 16S рДНК уровень.[9]

Рост в культуре

Обе B. mallei и Б. pseudomallei возможно культурный в лаборатории; питательный агар можно использовать для выращивания бактерий. При выращивании в культуре, B. mallei растет гладкими, серыми, полупрозрачными колонии. В течение 18 часов при 37 ° C B. mallei колония может вырасти примерно до 0,5–1,0 мм в диаметре. B. mallei рост культуры на МакКонки агар переменная. Много микробиологи не знакомы с B. mallei и в результате его часто ошибочно принимали за Псевдомонады вида или как загрязнитель в культуре.[3]

Устойчивость к антибиотикам и восприимчивость

Бактерия восприимчива к многочисленным дезинфицирующие средства включая хлорид бензалкония, йод, хлорид ртути, перманганат калия, 1% гипохлорит натрия, и этиловый спирт. Микроорганизм также можно уничтожить нагреванием или ультрафиолетовый свет. Антибиотики Такие как стрептомицин, амикацин, тетрациклин, доксициклин, карбапенемы, цефтазидим, амоксициллин / клавулановая кислота, пиперациллин, хлорамфеникол, и сульфатиазол сообщалось, что они эффективны против бактерий in vitro. B. mallei, подобно Б. pseudomallei, также устойчив к ряду антибиотиков, включая аминогликозиды, полимиксины, и бета-лактамы. Нет вакцина в настоящее время доступен для людей и животных для защиты от B. mallei инфекционное заболевание.[3] Модель на животных, которая будет предсказывать иммунные ответы, необходимые для создания иммунитет к бактерии необходима до того, как можно будет разработать вакцину. Мыши довольно близки к людям по своей восприимчивости к B. mallei и было бы идеальным выбором животного для создания модели вакцины.[4]

Патогенность

B. mallei несет ответственность за причинение сап болезнь, которая исторически чаще всего поражала животных, например лошади, мулы, и ослы, и редко люди. Лошади считаются естественными хозяевами B. mallei инфекции и очень восприимчивы к ней.[4] B. mallei заражает и получает доступ к клетке своего хозяина через лизис записи вакуоль. B. mallei находясь внутри клетки, имеет бактериальную белково-зависимую, основанную на актине подвижность. Он также может инициировать слияние клеток-хозяев, что приводит к многоядерные гигантские клетки (MNGC). Последствия MNGC еще предстоит определить, но они могут позволить бактериям распространяться в разные клетки, уклоняться от ответов инфицированного хозяина. иммунная система, или позволить бактериям оставаться в организме хозяина дольше. B. mallei способен выживать внутри клеток-хозяев благодаря своим способностям нарушать бактерицидные функции клетки. Он рано покидает вакуоли, что позволяет эффективно размножаться бактериям внутри клетки. Ранний выход из клетки также предохраняет бактерии от уничтожения лизосомами. дефенсины и другие агенты, убивающие патогены. MNGC могут помочь защитить бактерии от иммунных реакций.[10] B. malleiСпособность жить в клетке-хозяине делает разработку вакцины против нее трудной и сложной. Вакцина должна вызывать клеточно-опосредованный иммунный ответ, а также гуморальный реакция на бактерии, чтобы быть эффективной в защите от B. mallei. Что касается вакцины против B. mallei, близость B. mallei к Б. pseudomallei может сделать возможным то, что вакцина, разработанная для одного типа, будет эффективна против другого.[7]

Симптомы B. mallei инфекционное заболевание

Лошади хронически заражен B. mallei с болезнью сапа обычно испытывают слизь -содержащие выделения из носа, легкие поражения, и узелки вокруг печени или селезенки. Острая инфекция у лошадей приводит к сильной лихорадке, потере жира или мышц, эрозии поверхности носовая перегородка, кровотечение или выделения слизи. Бактерия в основном поражает легкие и дыхательные пути.[4]Человеческое заражение B. mallei редко, хотя иногда встречается среди лабораторных работников, работающих 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. Когда люди заражаются, у них поднимается температура и суровость. В конце концов они получают пневмония, пустулы и абсцессы, которые оказываются фатальными в течение недели или 10 дней, если их не лечить антибиотиками. То, как человек заражается бактериями, также влияет на тип симптомы что будет в результате. Если бактерии проникают через кожу, при вдыхании может возникнуть местная кожная инфекция. B. mallei может вызвать сепсис или инфекции легких, мышц, печени или селезенки. B. mallei Уровень смертности от инфекции составляет 95%, если ее не лечить, и уровень смертности 50% среди лиц, получавших антибиотики.[4]

Клеточный ответ на инфекцию

В первые дни B. mallei инфекционное заболевание, нейтрофилы, макрофаги, и Т-клетки в большом количестве попадают в селезенку. Ранний клеточный ответ на B. mallei заражение вовлекает Gr-1 + (антиген ) клеток и подразумевает их важность для иммунитета против этой бактериальной инфекции. Т-клетки (оксид азота ) на самом деле больше вовлечены в борьбу B. mallei на более поздних стадиях заражения им хозяина.[11]

Липополисахарид изолированные от B. mallei продемонстрировал значительно меньшую биологическую активность по сравнению с ЛПС из кишечная палочка, что согласуется с более низкой степенью ацилирования его липид А: основные формы B. mallei липид А был пента- и тетраацилированным, тогда как классические липид А из Кишечная палочка был гексаацилирован. Кроме того, липид А из B. mallei почти в половине молекул содержит остаток 4-амино-4-дезоксиарабинозы, который частично нейтрализует отрицательный заряд фосфат группы, необходимые для взаимодействия с положительно заряженными аминокислоты из TLR4. В то же время, липид А ацильные цепи в B. mallei были в среднем длиннее (14–16 атомы углерода ), чем в Кишечная палочка (14 атомов углерода), но LPS из B. mallei оказался более слабым активатором. B. mallei может использовать ЛПС с низкой биологической активностью, чтобы избежать надлежащего распознавания TLR4 /МД-2 комплекс врожденная иммунная система, подавляя иммунный ответ хозяина и увеличивая риск распространения бактерий.[12]

Глобальное присутствие

B. mallei был искоренен в Соединенных Штатах и ​​большинстве западных стран, но по-прежнему поражает животных в Африке, Азии, на Ближнем Востоке, в Центральной Америке и Южной Америке.[4] Многие западные страны смогли ликвидировать болезнь с помощью программ борьбы с сапом и законов, требующих уведомления департаментов здравоохранения о случаях заражения и уничтожения любого животного, пораженного вирусом. B. mallei.[13]

Потенциал как биологическое оружие

B. mallei и Б. pseudomallei иметь историю того, чтобы быть в списке потенциальных биологическая война агенты. В Центры по контролю и профилактике заболеваний классифицирует B. mallei как критический биологический агент категории B.[7] В результате исследования относительно B. mallei может быть сделано только в уровень биобезопасности 3 объекта в США и за рубежом. Хотя он очень заразен и является потенциальным биологическим оружием, мало исследований было проведено в отношении этой бактерии.[4] B. mallei и Б. pseudomallei в соответствии с политикой институционального надзора за исследованиями двойного использования в биологических науках, вызывающие озабоченность, будут подлежать надзору для обеспечения ответственного расследования этих агентов.[14]

Заболеваемость в США

В марте 2000 года один из первых случаев сапа с 1940-х годов в США произошел у молодого микробиолога, работавшего на Медицинский научно-исследовательский институт инфекционных заболеваний армии США. Исследователь имел диабет 1 типа и работал с B. mallei около двух лет, но он не всегда носил перчатки, проводя свои исследования. Исследователь ощутил увеличение лимфатический узел и высокая температура который длился 10 дней даже при лечении антибиотиками. В следующие недели исследователь испытал усталость, озноб, ночная потливость и потеря веса. В следующем месяце его симптомы, казалось, исчезли после лечения кларитромицин, но после прекращения приема лекарства симптомы снова появились. После проведения нескольких тестов на культурах из крови исследователя и биопсия части абсцесса печени, бактерия была идентифицирована как B. mallei. После того, как было установлено, что заразило исследователя, был назначен еще один курс антибиотиков (имипенем и доксициклин ) при 6 мес лечения. Через год исследователь полностью выздоровел.

Этот инцидент также показал, как порез или кожа истирание не является абсолютно необходимым для заражения болезнью, поскольку исследователь не помнил ни одного пореза или несчастного случая во время работы в лаборатории. Случай был значительным, поскольку он продемонстрировал трудности, с которыми сталкиваются микробиологические лаборатории при идентификации агентов биологического оружия, и возможные последствия, если не будут приняты меры для подготовки к реальной биологической атаке.[13]

История как оружие биологической войны

B. mallei преднамеренно использовался для заражения животных и людей во время Первой мировой войны. B. mallei заражать сапом животных, пересылаемых из нейтральных стран к союзникам.[3] Планы немцев по ведению биологической войны начались в 1915 году на восточном побережье США; они намеревались заразить и убить домашний скот, который отправлялся союзникам, и облегчить передачу болезни людям. На Восточном побережье собирали множество животных для отправки союзникам, сражавшимся в Европе. Немцы также нанесли удар Румыния, Норвегия, и Испания животноводство с культурами сапа. Немецкий биологический саботаж в конечном итоге распространился на Аргентина, где агенты будут полагаться на бактериальные культуры из Испании для заражения крупного рогатого скота, лошадей и мулов, которых Аргентина поставляла союзникам. Использование Германией микробов в качестве оружия - одна из немногих задокументированных атак с намеренным применением биологического оружия против нейтральных стран.[15]

Японцы использовали B. mallei в их исследовательских подразделениях биологического оружия. Самый заметный и печально известный юнит, Отряд 731, использовал бактерии для проведения экспериментов на живых людях. Однако японцы так и не создали биологическое оружие из B. mallei. Они действительно использовали B. mallei чтобы проверить его эффективность в загрязнении источников воды, и результаты этих испытаний были успешными.

Российская программа создания биологического оружия также заинтересовалась B. mallei и провели с ним полевые испытания. Некоторые исследователи программы были фактически инфицированы и убиты в ходе своих исследований. Было высказано предположение, что русские в конечном итоге использовали B. mallei во время их войны в Афганистан против моджахеды.[3]

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ Годой Д., Рэндл Г., Симпсон А.Дж., Ааненсен 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". J. Clin. Микробиол. 41 (5): 2068–79. Дои:10.1128 / JCM.41.5.2068-2079.2003. ЧВК  154742. PMID  12734250.
  2. ^ Сонг Х, Хван Дж, Йи Х, Ульрих Р.Л., Ю И, Нирман В.К., Ким Х.С. (2010). Охман Х (ред.). "Ранняя стадия редуктивной эволюции бактериального генома у хозяина". Патогены PLOS. 6 (5): e1000922. Дои:10.1371 / journal.ppat.1000922. ЧВК  2877748. PMID  20523904.
  3. ^ а б c d е ж грамм час я Танец, D.A.B. (2010). «4. Мелиоидоз и сап как возможное биологическое оружие». In Fong, I.W .; Алибек, Кеннет (ред.). Биотерроризм и инфекционные агенты: новая дилемма 21 века. Springer. С. 99–145. ISBN  978-1-4419-1266-4.
  4. ^ а б c d е ж грамм час я Whitlock GC, Estes DM, Torres AG (2007). "Сап: вперед на скачки с Burkholderia mallei". FEMS Microbiol. Латыш. 277 (2): 115–22. Дои:10.1111 / j.1574-6968.2007.00949.x. PMID  18031330.
  5. ^ Шелл М.А., Рики Л., Ульрих и др. (2007). "Секреция типа VI является главной детерминантой вирулентности в Burkholderia mallei". Мол Микробиол. 64 (6): 1466–1485. Дои:10.1111 / j.1365-2958.2007.05734.x. PMID  17555434. S2CID  25690886.
  6. ^ ДеПаоло, Чарльз (15 сентября 2016 г.). Уильям Уотсон Чейн и развитие бактериологии. Макфарланд. ISBN  9781476666518. Получено 12 апреля 2018 - через Google Книги.
  7. ^ а б c Бонди СК, Гольдберг Дж.Б. (2008). "Стратегии создания вакцин против Burkholderia mallei и Burkholderia pseudomallei". Вакцины Expert Rev. 7 (9): 1357–65. Дои:10.1586/14760584.7.9.1357. ЧВК  2680498. PMID  18980539.
  8. ^ а б Лосада Л., Роннинг С.М., ДеШазер Д., Вудс Д., Федорова Н., Ким Х.С., Шабалина С.А., Пирсон Т.Р., Бринкач Л., Тан П., Нанди Т., Крэбтри Дж., Барсук Дж., Бекстром-Штернберг С., Сакиб М., Шутцер С.Е., Кейм П., Нирман В.К. (2010). "Продолжающаяся эволюция Burkholderia mallei через сокращение генома и крупномасштабные перестройки ". Геном Биол Эвол. 2: 102–16. Дои:10.1093 / gbe / evq003. ЧВК  2839346. PMID  20333227.
  9. ^ Bauernfeind A, Roller C, Meyer D, Jungwirth R, Schneider I (1998). «Молекулярная процедура для быстрого обнаружения Burkholderia mallei и Burkholderia pseudomallei". J. Clin. Микробиол. 36 (9): 2737–41. Дои:10.1128 / JCM.36.9.2737-2741.1998. ЧВК  105196. PMID  9705426.
  10. ^ Галев EE, Бретт PJ, DeShazer D (2010). "Молекулярное понимание Burkholderia pseudomallei и Burkholderia mallei патогенез". Анну. Rev. Microbiol. 64: 495–517. Дои:10.1146 / annurev.micro.112408.134030. PMID  20528691.
  11. ^ Роуленд К.А., Левер М.С., Гриффин К.Ф., Бэнкрофт Г.Дж., Лукашевский Р.А. (2010). "Защитные клеточные реакции на Burkholderia mallei инфекционное заболевание". Микробы заражают. 12 (11): 846–53. Дои:10.1016 / j.micinf.2010.05.012. PMID  20542133.
  12. ^ Корнеев, К; Арбатский, Н; Молинаро, А; Palmigiano, A; Шайхутдинова, Р; Шнейдер, М; Пирс, G; Кондакова А; Свиряева, Э; Sturiale, L; Гароццо, Д; Круглов, А; Недоспасов, С; Друцкая, М; Knirel, Y; Купраш, Д (2015). «Структурная связь ацильных групп липида А с активацией толл-подобного рецептора 4 мыши липополисахаридами из патогенных штаммов Burkholderia mallei, Acinetobacter baumannii и Pseudomonas aeruginosa». Границы иммунологии. 6: 595. Дои:10.3389 / fimmu.2015.00595. ЧВК  4655328. PMID  26635809.
  13. ^ а б Сринивасан 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». N. Engl. J. Med. 345 (4): 256–8. Дои:10.1056 / NEJM200107263450404. PMID  11474663.
  14. ^ "Политика правительства США в области институционального надзора за вызывающими озабоченность исследованиями двойного использования наук о жизни" (PDF). Помощник секретаря по готовности и реагированию (ASPR), Министерство здравоохранения и социальных служб США.
  15. ^ Уилис М (1998). «Первые выстрелы в биологической войне». Природа. 395 (6699): 213. Дои:10.1038/26089. PMID  9751039. S2CID  5478674.

внешняя ссылка