Францизелла туларенская - Francisella tularensis

Францизелла туларенская
Макрофаг, зараженный бактериями Francisella tularensis (5950310835) .jpg
Францизелла туларенская бактерии (синий), заражающие макрофаг (желтый)
Научная классификация
Домен:
Бактерии
Тип:
Протеобактерии
Учебный класс:
Гаммапротеобактерии
Заказ:
Тиотрихалес
Семья:
Францизелловые
Род:
Францизелла
Разновидность:
F. tularensis
Биномиальное имя
Францизелла туларенская
(Маккой и Чапин, 1912 г.)
Дорофеев 1947

Францизелла туларенская это патогенный виды Грамотрицательный коккобациллы, аэробный бактерия.[1] Непористый, неподвижный,[2] и возбудитель туляремия, легочная форма которого без лечения часто приводит к летальному исходу. Это требовательный, факультативный внутриклеточный бактерия, которая требует цистеин для роста.[3] Из-за низкой инфекционной дозы, легкости распространения аэрозоля и высокой вирулентность, F. tularensis классифицируется как Уровень 1 Выбрать агента правительством США вместе с другими потенциальными агентами биотерроризма, такими как Yersinia pestis, бацилла сибирской язвы, и Эбола вирус. Когда встречается в природе, Францизелла туларенская могут выжить в течение нескольких недель при низких температурах в тушах животных, почве и воде. В лаборатории F. tularensis выглядит как маленькие палочки (0,2 на 0,2 мкм) и лучше всего растет при 35–37 ° C.[4]

Подвиды

Этот вид был обнаружен у сусликов в г. Округ Тулар, Калифорния, в 1911 г .; Бактерия туляренс был вскоре изолирован Джорджем Уолтером Маккой (1876–1952) из ​​лаборатории чумы США в Сан-Франциско и сообщил в 1912 году. В 1922 году доктор Эдвард Фрэнсис (1872–1957), врач и медицинский исследователь из Огайо, обнаружил, что Бактерия туляренс был возбудителем туляремия, изучив несколько случаев у его пациентов с симптомами указанного заболевания. Позже он стал известен как «Francisella tularensis» в честь открытия доктора Фрэнсиса.[5][6][7] Четыре подвида (биовары ) из F. tularensis были классифицированы:

  1. F. t. Tularensis (или тип A), встречающийся преимущественно в Северная Америка, является наиболее опасным из четырех известных подвидов и ассоциируется со смертельными легочными инфекциями. Это включает в себя основной лабораторный штамм типа А, SCHUS4.
  2. F. t. голарктика (также известный как биовар F. t. палеарктика или тип B) встречается преимущественно в Европа и Азия, но редко приводит к смертельному исходу. Ослабленная живая вакцина штамм подвида F. t. голарктика был описан, хотя еще не полностью лицензирован Управление по контролю за продуктами и лекарствами как вакцина. Этот подвид не обладает цитруллин уреидазной активностью и способностью производить кислоту из глюкозы биовара. F. t. палеарктика.
  3. F. t. novicida (ранее классифицировался как F. novicida[8]) был охарактеризован как относительно невирулентный штамм; только два случая туляремии в Северной Америке были отнесены к F. t. novicida и это было только в с ослабленным иммунитетом лиц.
  4. F. t. mediasiatica, встречается в основном в Центральная Азия; В настоящее время мало что известно об этом подвиде или его способности инфицировать людей.

В 1938 году советский бактериолог Владимир Дорофеев (1911–1988) и его команда смогли воссоздать инфекционный цикл патогена у человека, и его команда первой в мире разработала меры по защите от смертельного инфекционного агента. В 1947 году Дорофеев смог самостоятельно выделить патоген, открытый доктором Фрэнсисом в 1922 году; следовательно, он широко известен как Франсиселла дорофеева в странах бывшего СССР.

Патогенез

F. tularensis было сообщено в птицы, рептилии, рыбы, беспозвоночные, и млекопитающие включая людей. Несмотря на это, ни один случай туляремии не был инициирован передачей от человека человеку. Скорее, это вызвано контактом с инфицированными животными или векторов Такие как клещи, комары, и олень летит. Важные резервуарные хозяева могут включать: зайцеобразные (например, кролики), грызуны, галловидные птицы, и олень.[нужна цитата ]

Заражение F. tularensis может происходить несколькими путями. Порталы входа через кровь и дыхательную систему. Чаще всего происходит при контакте с кожей, что приводит к язвенно-желтой форме заболевания.[нужна цитата ] Вдыхание бактерий, особенно биовара F. t. Tularensis, приводит к потенциально смертельному легочный туляремия. Хотя легочная и язвенно-язвенная формы туляремии более распространены, описаны другие пути заражения, включая ротоглоточный инфекция из-за употребления зараженной пищи и конъюнктивальный инфекция из-за инокуляции в глазу.[нужна цитата ]

F. tularensis способен выживать вне млекопитающего в течение нескольких недель и был обнаружен в воде, пастбище, и стога сена. Аэрозоли, содержащие бактерии, могут образовываться при потревожении трупов в результате стрижки кустов или стрижки газонов; в результате туляремия была названа «болезнью газонокосилок». Недавний эпидемиологический исследования показали положительную корреляцию между профессиями, связанными с вышеуказанной деятельностью, и заражением F. tularensis.[нужна цитата ]

Жизненный цикл

Как и многие бактерии, клетка-хозяин необходима для репликации Францизелла туларенская при этом копии бактерий высвобождаются в результате единственного «всплеска», совпадающего со смертью клетки.[9] F. tularensis является факультативной внутриклеточной бактерией, способной инфицировать большинство типов клеток, но в первую очередь инфицирует макрофаги в организме хозяина.[нужна цитата ] Попадание в макрофаг происходит через фагоцитоз и бактерия изолируется изнутри инфицированной клетки посредством фагосома.[нужна цитата ] F. tularensis затем вырывается из этой фагосомы в цитозоль и быстро распространяется. В конце концов, инфицированная клетка подвергается апоптоз, и потомки бактерий высвобождаются, чтобы инициировать новые раунды инфекции.

Факторы вирулентности

Поражение туляремией на коже тыльной стороны руки

Механизмы вирулентности для F. tularensis не были хорошо охарактеризованы. Подобно другим внутриклеточным бактериям, которые вырываются из фагосомных компартментов и реплицируются в цитозоле, F. tularensis штаммы продуцируют различные гемолитические агенты, которые могут способствовать деградации фагосомы.[10] А гемолизин активность, названная NlyA, с иммунологической реактивностью к кишечная палочка антитело против HlyA было идентифицировано в биоваре F. t. novicida.[11] Кислая фосфатаза AcpA, как было обнаружено у других бактерий, действует как гемолизин, тогда как у других бактерий Францизелла, его роль как фактора вирулентности активно обсуждается.

F. tularensis содержит система секреции типа VI (T6SS), также присутствующий в некоторых других патогенных бактериях.[12]Он также содержит ряд АТФ-связывающая кассета (ABC) белки, которые могут быть связаны с секрецией факторов вирулентности.[13] F. tularensis использует пили IV типа связываться с внешней частью клетки-хозяина и, таким образом, подвергаться фагоцитозу. Мутантные штаммы без пили проявляют сильно ослабленную патогенность.

Экспрессия белка массой 23 кДа, известного как IglC, необходима для F. tularensis фагосомный прорыв и внутриклеточная репликация; в его отсутствие мутант F. tularensis клетки умирают и разрушаются макрофагами. Этот белок находится в предполагаемой остров патогенности регулируется фактором транскрипции MglA.

F. tularensis, in vitro, подавляет иммунный ответ инфицированных клеток - тактика, используемая значительным числом патогенных организмов, чтобы гарантировать, что их репликация (хотя и ненадолго) не будет препятствовать хозяину. иммунная система блокируя предупреждающие сигналы от инфицированных клеток. Это подавление иммунного ответа требует белка IglC, хотя опять же вклад IglC и других генов неясен. Существует несколько других предполагаемых генов вирулентности, но их функция в F. tularensis патогенность.

Генетика

Как и многие другие бактерии, F. tularensis подвергается бесполый репликация. Бактерии делятся на две части дочерние клетки, каждый из которых содержит идентичную генетическую информацию. Генетическая изменчивость может быть внесена мутация или же горизонтальный перенос генов.

В геном из F. t. Tularensis штамм SCHU4 был последовательный.[14] Исследования, полученные в результате секвенирования, позволяют предположить наличие ряда областей, кодирующих ген в F. tularensis геном нарушается мутациями, что приводит к блокировке ряда метаболических и синтетических путей, необходимых для выживания. Это указывает F. tularensis эволюционировал, чтобы зависеть от организма-хозяина в отношении определенных питательных веществ и других процессов, о которых обычно заботятся эти нарушенные гены.

В F. tularensis геном содержит необычные транспозон -подобные элементы, напоминающие аналоги, которые обычно встречаются в эукариотических организмах.

Филогенетика

Большая часть известного глобального генетического разнообразия F. t. голарктика присутствует в Швеция.[15] Это говорит о том, что этот подвид произошел от Скандинавия и распространился оттуда на остальную часть Евросибири.

Использовать как биологическое оружие

Смотрите также: Туляремия

Когда США биологическая война программа закончилась в 1969 г., F. tularensis был одним из семи стандартизированных видов биологического оружия, разработанных им в рамках германо-американского сотрудничества в 1920–1930-х годах.[16]

Диагностика, лечение и профилактика

F. tularensis колонии на пластина с агаром
Диагностика

Заражение F. tularensis диагностируется клиницистами на основании симптомов и анамнеза пациента, визуализации и лабораторных исследований.

Уход

Туляремия лечится антибиотиками, такими как аминогликозиды, тетрациклины или фторхинолоны. Было предложено около 15 белков, которые могут облегчить разработку лекарств и вакцин.[17]

Профилактика

Профилактические меры включают предотвращение укусов клещей, мух и комаров; обеспечение тщательного приготовления всей дичи; отказ от питья неочищенной воды; с использованием репеллентов от насекомых; при работе с культурами F. tularensis, в лаборатории обязательно носить халат, непроницаемые перчатки, маску и средства защиты глаз; и при одевании дичи обязательно надевайте непроницаемые перчатки. Кроме того, живая аттенуированная вакцина доступна для людей с высоким риском заражения, таких как лабораторный персонал.[18]

Геномика

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ "Francisella tularensis" (PDF). health.ny.gov. Центр Уодсворта: Департамент здравоохранения штата Нью-Йорк. Получено 12 мая 2015.
  2. ^ «Туляремия (Francisella tularensis)» (PDF). michigan.gov. Департамент общественного здравоохранения штата Мичиган. Получено 12 мая 2015.
  3. ^ Райан К.Дж.; Рэй CG, ред. (2004). Шеррис Медицинская микробиология (4-е изд.). Макгроу Хилл. С. 488–90. ISBN  0-8385-8529-9.
  4. ^ "Francisella tularensis - микробевики".
  5. ^ А. Тярнвик1 и Л. Берглунд, Туляремия. Eur Respir J 2003; 21: 361–373.
  6. ^ Маккой GW, Чапин CW. Bacterium tularense - причина чумной болезни грызунов. Бюллетень общественного здравоохранения, 1912; 53: 17–23.
  7. ^ Жанетт Барри, Заметный вклад ученых службы здравоохранения в медицинские исследования. Национальный институт здравоохранения, публикация службы общественного здравоохранения № 752, 1960 г., стр. 36.
  8. ^ Sjöstedt AB. «Род I. Francisella Dorofe'ev 1947, 176AL». Руководство Берджи по систематической бактериологии. 2 (Proteobacteria), часть B (The Gammaproteobacteria) (2-е изд.). Нью-Йорк: Спрингер. С. 200–210.
  9. ^ Каррутерс, Джонатан; Лайт, Грант; Лопес-Гарсия, Мартин; Гиллард, Джозеф; Законы, Томас Р .; Лукашевский, Роман; Молина-Парис, Кармен (01.06.2020). «Стохастическая динамика инфицирования и репликации Francisella tularensis». PLOS вычислительная биология. 16 (6): e1007752. Дои:10.1371 / journal.pcbi.1007752. ISSN  1553-7358.
  10. ^ http://iai.asm.org/cgi/reprint/76/8/3690
  11. ^ Wiley Interscience[мертвая ссылка ]
  12. ^ 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. ЧВК  5626347. PMID  28060573.
  13. ^ Аткинс Х, Дасса Э, Уокер Н., Гриффин К., Харланд Д., Тейлор Р., Даффилд М., Титболл Р. (2006). «Идентификация и оценка кассетных систем связывания АТФ во внутриклеточных бактериях. Францизелла туларенская". Res Microbiol. 157 (6): 593–604. Дои:10.1016 / j.resmic.2005.12.004. PMID  16503121.
  14. ^ Ларссон П., Ойстон П., Чейн П. и др. (2005). "Полная последовательность генома Францизелла туларенская, возбудитель туляремии ». Нат Жене. 37 (2): 153–9. Дои:10,1038 / ng1499. PMID  15640799.
  15. ^ Karlsson E, Svensson K, Lindgren P, Byström M, Sjödin A, Forsman M, Johansson A (2012) Филогеографический образец Францизелла туларенская в Швеции указывает на скандинавское происхождение евросибирской туляремии. Environ Microbiol DOI: 10.1111 / 1462-2920.12052
  16. ^ 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.
  17. ^ Francisella tularensis: In silico Идентификация мишеней лекарств и вакцин с помощью анализа метаболических путей Дж. Харати, Дж. Фаллах 6-я конференция по биоинформатике
  18. ^ http://publichealth.lacounty.gov/acd/procs/b73/B73Part4.pdf

внешняя ссылка