Средние патогенные цик: Циркулирующие иммунные комплексы (ЦИК, Circulating Immune Complex)

alexxlab Разное

Содержание

Циркулирующие иммунные комплексы (ЦИК, Circulating Immune Complex)

Метод определения

Твердофазный иммуноферментный анализ (ELISA), ЦИК C1q-связывающие (IgG)

Исследуемый материал Сыворотка крови

Доступен выезд на дом

Определение циркулирующих иммунных комплексов, способных активировать комплемент по классическому пути.

Иммунные комплексы образуются при реакции связывания антител с антигенами как результат иммунного ответа на чужеродные антигены. Реакция иммунной системы может быть направлена как на антигены, поступающие извне (в т.ч. при вирусных, бактериальных, паразитарных инфекциях), так и на аутоантигены, образующиеся при естественных процессах жизнедеятельности организма или в результате каких-либо патологических процессов. Такие комплексы обычно быстро удаляются фагоцитарной системой. Механизмы их элиминации связаны с комплексом клеточных, биохимических, ферментативных механизмов, включая активацию системы комплемента. 

Повышенное поступление чужеродных антигенов, снижение толерантности к аутоангигенам, нарушение процессов элиминации иммунных комплексов приводят к повышенному образованию иммунных комплексов. Такие комплексы могут образовываться непосредственно в тканях, когда вызывающий реакцию антиген связан с соответствующими клетками и тканями. Но если антигены растворимы и циркулируют в крови — отмечается повышение концентрации циркулирующих иммунных комплексов (ЦИК), Циркулирующие комплексы, при определенных условиях (там, где кровоток замедлен или происходит фильтрация, а также при снижении их растворимости), могут откладываться на мембранах мелких сосудов и накапливаться в тканях. Накопление иммунных комплексов, их связывание с факторами комплемента и активация системы комплемента ведут к индукции локального воспаления и повреждению тканей органов. Потенциальная патогенность ЦИК может зависеть от природы антигенов и антител, входящих в их состав, размера, скорости образования и выведения, растворимости, способности связывать комплемент. 

Повышение уровня ЦИК возможно при аутоиммунных патологиях (например, системная красная волчанка — СКВ, ревматоидный артрит и др.), ряде хронических инфекционных заболеваний, при которых постоянная продукция антигена инфекционным агентом сочетается с иммунным ответом на него, пролиферативных неопластических заболеваниях, аллергических состояниях. Само по себе повышение уровня ЦИК неспецифично для какого-либо отдельного заболевания и не является безусловным свидетельством иммунокомплексной патологии и повреждения тканей, но если такое повышение коррелирует с наблюдаемыми клиническими проявлениями и другими лабораторными сдвигами (например, признаками усиленной активации системы комплемента), можно подозревать клиническую роль данного фактора. При получении положительного результата рекомендуется всегда выполнить повторное исследование через несколько недель для оценки постоянства присутствия иммунных комплексов в циркуляции и, тем самым, их вероятной клинической значимости. Исследования ЦИК в динамике могут быть полезны и в мониторинге клинической активности и эффективности терапии некоторых заболеваний (в т.ч. СКВ).

 

Существуют разные методы определения ЦИК, основанные на их физико-химических или биологических свойствах. Результаты, получаемые разными методами, не всегда коррелируют друг с другом. Методы твердофазного ИФА, использующие свойство ЦИК связываться с C1q компонентом комплемента, в настоящее время относятся к предпочтительным и наиболее распространенным, поскольку позволяют выявлять потенциально патогенные циркулирующие иммунные комплексы и обладают большей чувствительностью, чем методы ПЭГ-преципитации. Однако, следует учитывать, что исследование ЦИК все же может быть недостаточно чувствительным и специфичным в диагностике болезней, вызываемых иммунными комплексами, и должно дополняться исследованием потенциальных патологических проявлений эффекта ЦИК на функцию органов, а также оценкой активности системы комплемента, в том числе, определением С3 и С4 компонентов комплемента (см. тест № 193), количество которых снижается вследствие усиленного потребления при таких состояниях.

Пределы определения: 0,1 Ед/мл – 200 Ед/мл

Концентрация циркулирующих иммунных комплексов как индикатор состояния репродуктивного тракта коз Текст научной статьи по специальности «Ветеринарные науки»

УДК 636.39:612.017

КОНЦЕНТРАЦИЯ ЦИРКУЛИРУЮЩИХ ИММУННЫХ КОМПЛЕКСОВ КАК ИНДИКАТОР СОСТОЯНИЯ РЕПРОДУКТИВНОГО ТРАКТА КОЗ

П.В. Трубникова, ГНУ Ставропольский НИИЖК

Экзо- или эндогенные антигены могут образовывать в организме животного циркулирующие иммунные комплексы (ЦИК). Биологическое действие циркулирующих иммунных комплексов, обусловленное разнообразием их строения и свойств, имеет множество проявлений: от стимуляции иммунной системы до индуцирования процессов иммуносупрессии и повреждения тканей (Первиков Ю.В., Эльберт Л.Б., 1984). Главная функция ЦИК — удаление из организма чужеродных антигенов. Вместе с тем ЦИК часто играют заметную роль в патогенезе заболевания, а их длительная циркуляция в организме коррелирует с продолжительностью и тяжестью течения патологического процесса. Этот процесс может стать причиной системной или органной патологии, например, в почках — болезнь циркулирующих иммунных комплексов. В медицине описано повышение концентрации цИков при стрессах, системных, аутоиммунных и инфекционных заболеваниях, а также при злокачественных новообразованиях. Наличие высокого уровня циркулирующих иммунных комплексов и антителозависимых иммунопатологических реакций наглядно свидетельствует о развитии аутоиммунных процессов в организме животных.

Имеются физические (гельфильтрация, криопреципитация) и биологические (взаимодействия с комплементом, ревматоидным фактором, системы с использованием клеток) методы определения иммунных комплексов. При неоспоримых достоинствах в отношении точности, специфичности, чувствительности и воспроизводимости результатов у них имеется общий недостаток — методы довольно сложны.

Мы приводим здесь простой, доступный и достаточно точный (до 88%) метод определения циркулирующих иммунных комплексов в сыворотке крови. Это метод Digeon,а. Он основан на повышенной способности иммунных комплексов осаждаться в присутствии различных концентраций полиэтиленгликоля (ПЭГ) с молекулярной массой 6000: чем выше молекулярная масса комплекса, тем меньшая концентрация ПЭГ требуется. Используют 3- и 4%-ные концентрации ПЭГ, позволяющие осадить крупные (малопатогенные), средние и мелкие (патогенные) ЦИК.

Ход работы. Выставляют два ряда центрифужных пробирок. В пробирки первого ряда добавляют 70 мкл исследуемой сыворотки, 140 мкл боратного буферного раствора (ББР) (4,275 г тетрабората натрия, 3,41 г борной кислоты, до 1 л дистиллированной воды, рН=8,4) и 1,8 мл полиэтиленгликоля (ПЭГ). В пробирки второго ряда добавляют 70 мкл исследуемой сыворотки и 1,94 мл ББР. Пробирки оставляют при комнатной температуре на 1 час. Определяют мутность растворов в

пробирках на фотоэлектрокалориметре при длине волны 450 нм в кювете толщиной 0,5 см. В качестве стандарта берут ББР. Разница показаний прибора между параллельными пробирками с полиэтиленгликолем и без и есть концентрация ЦИК.

Мы попытались проследить зависимость содержания циркулирующих иммунных комплексов от функционального состояния репродуктивной системы животного. Для нормального протекания беременности особое значение придается иммунологическим изменениям в организме самки. В настоящее время патогенез фетоплацентарного синдрома, как иммунокомпетентного процесса, представляется следующим образом. Хронический стресс, нарушение гормонального статуса или какой-либо другой фактор, дисрегулирующий систему гипоталамус матери — плацента, приводят к недостаточной выработке антител. Это, в свою очередь, способствует нарушению нейтрализации постоянно поступающих в циркулирующую кровь матери плацентарных антигенов, т.е. образованию неполноценных циркулирующих иммунных комплексов, которые не могут быть адекватно выведены из организма. Научная гипотеза состоит в следующем: зная динамику ЦИК при нормально протекающей беременности, мы сможем вовремя заметить и устранить патологический процесс при отклонении показателя от нормы.

Объектами исследований были козы зааненской породы (п=30) с живой массой 50-55 кг, среднесуточным удоем 2 кг, сходные по фенотипу. Исследования проводились: в отсутствие охоты (определяли с помощью козлов-пробников), во время охоты, через 24 часа после осеменения, на 1 -5 месяцах беременности, сразу после родов, через 1, 4, 10, 24, 48 часов и 10 суток после родов.

Содержание ЦИК в сыворотке крови коз в течение воспроизводительного периода изменялось в широких пределах (рис. 1).

Уровень ЦИК во время охоты снизился на 58,7 % по сравнению с анэстральным периодом — с 15,5±0,56 ЕД до 9,1±0,36, а уже через 24 часа после осеменения показатель вырос до максимума — 16,7±0,50 ЕД. Такие резкие колебания можно объяснить тем, что введение спермы в половые пути самки вызывает активный иммунный ответ. Если он будет слишком велик, то оплодотворения не произойдет, так как спермии погибнут. Поэтому во время охоты снижается иммунная реактивность организма, что характеризуется низким фоновым уровнем иммунных тел. Содержание ЦИК в крови беременных животных было невелико, причем в первый месяц беременности изучаемый показатель был в 2,6 раз ниже, чем в анэстральный период. С развитием беременности регистрировалось постепенное увеличение показателя (с 6,02±0,18 ЕД до 8,55±0,13 ЕД за 4 месяца). Снижение реактивности организма во время беременности обусловлено необходимостью создания наиболее комфортных условий для развития плода. С увеличением срока беременности уровень ЦИК плавно повышался, так как нарастала

сенсибилизация организма. За неделю до родов произошел значительный скачок до 11,6±0,20 ЕД (на 35,7 %), что вписывается в теорию о том, что перед родами увеличивается количество иммунных образований, которые способствуют изгнанию уже зрелого плода из организма. Во время родов значение ЦИК резко упало (в 2,1 раза) и составило 5,5±0,26 ЕД. Это произошло, видимо, в результате того, что из организма исчез сенсибилизирующий объект. Снижение показателя продолжалось в течение часа после родов, затем его колебания были незначительны и имели тенденцию к восстановлению до исходного.

Таким образом, изучение циркулирующих иммунных комплексов при различных физиологических состояниях организма дает характерную картину преобразований, происходящих в системе иммунитета и направленных на полноценное оплодотворение и вынашивание плода.

Вопрос и ответы, отзывы — Уролог в Челябинске

ВНИМАНИЕ!!! Задавайте свои Вопросы строго по рубрикам, иначе Ваши вопросы могут остаться без ответа! Наши специалисты очень занятые люди и консультирование в рубрике является порывом их доброй воли, а не обязанностью. Мы не комментируем назначения лекарств врачами, сами не назначаем лекарства он-лайн, не ставим диагноз без осмотра. Вы должны понимать Мы Вас не видим и не можем задать уточняющих вопросов, поэтому лучше посетите врача очно. С уважением к Вашему здоровью коллектив центра.

Автор Сообщение

Урологический центр


Вопрос Наталья: Здравствуйте. Несколько лет выскакивает герпес 1 р в месяц в районе копчика, редко на бедре в верхней части. Раньше не принимала ничего от этого, проходило за 3 дня. Недавно пропила ацикловир, стало проходить дней 5-7.Результаты анализов: (сначала мой результат, потом норма) Ig E (total) 11 Ед/мл, норма 1.1 — положительно 0.9 — 1.1 — сомнительно, anti -VZV IgG 1126 * мЕд/мл СМ.КОММ. 150 — положительно anti -VZV IgM ОТРИЦАТ. anti — HSV (1 и 2 типов) IgM ОТРИЦАТ. Общий Ig A 1.80 г/л 0.82 — 4.53 Общий Ig M 0.78 г/л 0.46 — 3.04 Общий Ig G 12.60 г/л 7.51 — 15.6 Концентрация ЦИК 17 у.е. 1,5 — мелкие, патогенные Акт. фагоцитоза нейтрофилов 90.00 * % 50 — 85 Фагоцит. число нейтроф. 4.40 частиц/фаг оц >3.5 НСТ спонтанная, активность (нейтр.) 19.40 * % 0.00 — 15.00 НСТ индуциров., активность (нейтр.) 94.90 % 70 — 95 Индекс стимуляц.НСТ-теста(нейтр.) 4.90 у.е. >4,5 Акт. фагоцитоза моноцитов 67.00 * % 33 — 57 Фагоцит. число моноцитов 4.00 частиц/фаг оц >2,3 НСТ спонтанная, активность (мон.) 15.30 * % 0 — 10 НСТ индуциров.9/л 0.12 — 0.81 Эозинофилы 0.80 % 0.0 — 3.0 Базофилы 0.20 % 0 — 1 T-лимф. (CD3+19-), % 79.50 % 61 — 85 T-лимф. (CD3+19-) 1447.00 кл/мкл 946 — 2079 T- хелперы (CD3+4+), % 52.90 % 35 — 55 T-хелперы (CD3+4+) 963.00 кл/мкл 576 — 1336 T- цитотокс. (CD3+8+), % 23.40 % 19 — 35 T-цитотокс. (CD3+8+) 426.00 кл/мкл 372 — 974 CD4/CD8 (иммунорег.индекс) 2.30 * у.е. 1.8 — 2.2 T-NK-лимф.(CD3+16+56+), % 6.20 * % 1 — 6 T-NK-лимф.(CD3+16+56+) 113.00 кл/мкл 7 — 165 NK-лимф.(CD3-16+56+), % 9.00 % 9 — 21 NK-лимф.(CD3-16+56+) 164.00 кл/мкл 123 — 369 B-лимфоциты (CD3-19+), % 10.70 % 7 — 17 B-лимфоциты (CD3-19+) 195.00 кл/мкл 111 — 376 Все анализы сданы в момент рецидива. Врач сказала что у меня герпес зостер, но у меня маленький ребенок (1 год 10 мес) и племянник 7 мес, никто ветрянкой из них от меня не переболел. Назначенное лечение: Валтрекс 1000мг 3р в день 3-5 дней, затем 500мг 3р в день 5 дней, далее по инструкции для герпес зостера. Глутоксим 1%-1мл 1 ампула в/м №10 ежедневно, параллельно таблеткам, затем 2 раза в неделю 1%-2мл в/м №10. Начинать в момент рецидива. Подскажите правильно ли назначено лечение? Через сколько можно планировать второго ребенка? Дополнение. Ветрянкой в детстве болела. Из болезней в детстве бронхит, орз,орви, травм и переливаний крови не было, почти 2 года назад роды (сама). Еще был хламидиоз 9 лет назад, пролечен. Но когда лежали с ребенком в больнице с отитом у него обнаружены антитела G к хламидиям без титра (антитела м не обнаружены). Сказали что просто передались антитела. В результате я сама сдала кровь на хламидии, т.к. в пцр никогда после излечения не обнаруживали, результат anti-Chlamydia trachomatis IgA 6 титр СМ. КОММ. 60 — положит. anti-Chlamydia trachomatis IgG 4 титр СМ. КОММ. 60 — положит. Eщё есть ЦМВ антитела G, антитела м не обнаружены Заранее спасибо.
Схема лечения соответствует стандарту. После лечения (при отсутствии рецидива) через 2 цикла месячных возможно планирование беременности

Урологический центр


Вопрос Сергей: Диагноз: хронический мононуклеоз, хроническая инфекция Эпштейн-Барра. После лечения,курс пановира, состояние улучшилось. Каковы возможности для продолжения лечения?
Необходим контроль иммунного статуса, наблюдение Вашего состояния в динамике.

Урологический центр


Вопрос Елена: Добрый день! Мы с мужем в августе этого года проходили обследование (планируем беременность), в клинике в которой мы сдавали анализы, на результатах TORCH-комплекса совершенно не заострили внимания, и никакого лечения не назначили, сказав, что мы совершенно готовы к зачатию. Но начитавшись в сети о результатах данных анализов, я засомневалась и позже обратилась в другую клинику, сдала такие же анализы, результаты были примерно такие же, но врачи сказали что мне категорически нельзя беременеть и посоветовали пойти к гинекологу, которая в свою очередь стала лечить какое-то воспаление, которое 2 месяца назад при обследовании даже не обнаружили, а про эти инфекции так даже и не вспомнила. Я просто в растерянности, мы с мужем очень хотим ЗДОРОВОГО ребенка. Хотим просто избавиться от инфекций. Помогите расшифровать результаты. И подскажите требуется ли мне лечение и лечение у какого спечиалиста? герпес простой 1,2 тип Ig G положительно (К.П.=2,678) герпес простой 1,2 тип Ig М отрицательно Цитомегаловирус Ig G положительно (К.П.=3,069) Цитомегаловирус Ig М положительно (К.П.=0,335) anti-Toxoplasma gondii Ig G положительно (К.П.=2.250) anti-Toxoplasma gondii Ig M отрицательно anti-Rubella Ig G положительно (К.П.=1.855) А так же обнаружен ВПЧ 35 типа, ВПЧ 51 типа, и ВПЧ ВКР. Из второй клиники сейчас нет результатов на руках, но если нужно, я могу напечатать их тоже. Или нет опасности и мы можем попытаться зачать ребенка. Спасибо.
Планирование беременности возможно.

Урологический центр


Вопрос мария александровна: много лет страдаю от стоматита .На иммунограмме повышено число TNK-лимфоцитов до 350. на консультации у иммунолога назначили лишь настойку женьшеня . скажите этого разве достаточно для коррекции иммунитета?
Здравствуйте, на мой взгляд, не достаточно. Рекомендации он-лайн дать не могу, необходим очный прием. С уважением терапевт, аллерголог-иммунолог Маслова О.В.

Урологический центр


Вопрос juliana: Здравствуйте!. А терапевт иммунолог работает с вич-инфицированными пациентами?
Да, никаких противопоказаний к приему нет.

Результат иммунограммы ➤ Страница №13 ➤ Медицинская консультация ➤ Медицинский портал «health-ua.org»

Добрый день! Последние года часто болею, особенно часто возникает невролгия в спине (болит опоясывающий нерв), был поражен нерв шеи — болел и было сильное высыпание. Каждые полгода что-то происходит и хожу к невропатологу. Сделала анализы на иммунограмму и вирус Ветрянки. Посмотрите, пожалуйста, мои результаты анализа. Я девушка, мне 27 лет. Ветрянкой в детстве болела. Заранее благодарю

ІМУНОГЛОБУЛІН A (IGA, СИРОВАТКА)
Імуноглобулін A (IgA, сироватка)
цей показник в динаміці 2.69 г/л
Дорослі: 0.70 – 4.00

ІМУНОГЛОБУЛІН E (IGЕ ЗАГАЛЬНИЙ, СИРОВАТКА)
Імуноглобулін E (IgЕ загальний, сироватка)
цей показник в динаміці 25.46 МО/мл
Дорослі: до 100.0

ІМУНОГЛОБУЛІН G (IGG, СИРОВАТКА)
Імуноглобулін G (IgG, сироватка)
цей показник в динаміці 13.45 г/л
Дорослі: 7.00 – 16.00

ІМУНОГЛОБУЛІН M (IGМ, СИРОВАТКА)
Імуноглобулін M (IgМ, сироватка)
цей показник в динаміці 2.86 г/л
Дорослі: 0.40 – 2.30

ВІРУС VARICELLA ZOSTER (3 ТИП ГЕРПЕСУ, VZV), АНТИТІЛА IGG
Вірус Varicella Zoster (3 тип герпесу, VZV), антитіла IgG
цей показник в динаміці 2.7 AI (Індекс антитіл) До 0.8 — негативний результат
Більше 1.1 — позитивний результат
0.9 — 1.0 — сумнівний результат

КОМПЛЕМЕНТ (С3 КОМПОНЕНТ)
Комплемент (С3 компонент)
цей показник в динаміці 0.96 г/л 0.9 — 1.8
КОМПЛЕМЕНТ (С4-2 КОМПОНЕНТ)
Комплемент (С4-2 компонент)
цей показник в динаміці 0.12 г/л 0.1 — 0.4
ОЦІНКА СУБПОПУЛЯЦІЇ ЛІМФОЦИТІВ В КРОВІ
Т-лімфоцити (CD3 +, CD19-)
цей показник в динаміці 64.9 %
Дорослі: 54-83

Т-хелпери/Т-індуктори (CD4 +, CD8-)
цей показник в динаміці 40.4 %
Дорослі: 26-58

Т-супресори/Т-цитотоксичні клітини (CD4-, CD8 +)
цей показник в динаміці 19.8 %
Дорослі: 21-35

Імунорегуляторний індекс (CD4 +, CD8-/CD4-, CD8 +)
цей показник в динаміці 2 %
Дорослі:1.2-2.3

Цитотоксичні клітини (CD3 +, CD56 +)
цей показник в динаміці 0.7 % 3 — 8
NK-клітини (CD3-, CD56 +)
цей показник в динаміці 23 %
Дорослі: 5-15

В-лімфоцити (CD3-, CD19 +)
цей показник в динаміці 10.8 %
Дорослі: 5-14

Моноцити / макрофаги (CD14)
цей показник в динаміці 5.8 % 6 — 13
Загальний лейкоцитарний антиген (ЗЛА, CD45)
цей показник в динаміці 97.7 % 95 — 100

ФУНКЦІОНАЛЬНА АКТИВНІСТЬ ІМУННИХ КЛІТИН/ЦВК
— Спонтанна
цей показник в динаміці 119 оптичні одиниці 80.0 — 125.0
— Індукована
цей показник в динаміці 238 оптичні одиниці 150.0 — 380.0
— Фагоцитарний індекс
цей показник в динаміці 2 1.5 — 3.0

Пролиферативная активність лімфоцитів (РБТЛ) з мітогеном Кон. А
цей показник в динаміці 1.46 оптичні одиниці 1.2 — 1.68

Циркулюючі імунні комплекси (ЦВК, великі)
цей показник в динаміці 5 оптичні одиниці До 20.0

Циркулюючі імунні комплекси (ЦВК, середні)
цей показник в динаміці 76 оптичні одиниці 60.0 — 90.0

Циркулюючі імунні комплекси (ЦВК, дрібні)
цей показник в динаміці 171
оптичні одиниці 130.0 — 160.0

(PDF) ПРЕДИКТИВНОЕ ЗНАЧЕНИЕ МАРКЕРОВ КЛЕТОЧНОГО ЦИК% ЛА ПРИ РАКЕ

УЧЕНЫЕ ЗАПИСКИ СПбГМУ ИМ. АКАД. И. П. ПАВЛОВА · ТОМ XXI · N0 1 · 2014

38

АГТ проводилось согласно приказу № 254 Мини

стерства здравоохранения и социального развития

РФ от 22 ноября 2004 г. (6 групп препаратов для

лечения АГ) [7]. Однако анализ эффективности АГТ

показал, что число случаев осложнений в группах с

активностью SNSотдела у ВТ/Х и ВТ/С, получав

ших βадреноблокаторы (БАБ) и диуретик (Д), и ВТ/Ф

и ВТ/МС с активностью РААС (альдостерон) и

PSNSотдела ВНС, получавших ингибиторы ангио

тензипревращающего фермента (иАПФ)+Д, ока

залось ниже, чем в группах, получавших «эмпири

ческую» АГТ, при которой препараты и дозы те же,

но Х и С принимали иАПФ+Д, а Ф и М – БАБ+Д.

Таким образом, в основной группе ВТ/Х и ВТ/С

пациенты, ввиду SNSтонии, получали БАБ, в 96 %

случаев – метопролол (ВТ/Х и ВТ/С по 200 мг/сут.

(4 % – его аналоги), а НТ/Х и НТ/С – по 100 мг/сут.)

и Д (гидрохлоротиазид): ВТ/Х и ВТ/С – по 25 мг/сут.,

а НТ – по 12,5 мг/сут. У ВТ(НТ)/Ф и ВТ(НТ)/М так

же основной группы содержание альдостерона

было выше, а содержание кортизола ниже, чем у

ВТ(НТ)/Х и ВТ(НТ)/С [12, 13], что было расценено

как превалирование РААС (альдостерон) у Ф и М

по сравнению с гипоталамогипофизарнонадпо

чечниковой системой (кортизол), а у Х и С – наобо

рот [12, 13]. Это объясняет назначение ВТ/Ф и ВТ/М

пациентам на фоне PSNSтонии и превалирования

активности РААС (по альдостерону) иАПФ, в 96 % –

эналaприла по 20 мг/сут. (4 % – его аналоги) +

верошпирона по 100–200 мг/сут. (в 75 %), реже

(25 %) гидрохлоротиазида по 25 мг/сут., поскольку

содержание калия в крови у них было более низ

ким, чем у Х и С. НТ/Ф и НТ/М назначались эна

лаприл по 10 мг/сут. + гидрохлоротиазид (гипоти

азид) по 12,5 мг/сут. Все обследованные получали

панангин по 2 таб./сут. и кардиомагнил по 1 таб./сут.

Точно такие же пациенты групп сравнения получа

ли те же препараты и в тех же дозах, но Х и С при

нимали иАПФ, а Ф и М – БАБ.

Полученные результаты анализировали через 3,

6, 9, 12 и 18 месяцев проведения АГТ и обрабатывали

методами вариационной статистики (M±m) с ис

пользованием стандартного пакета программ

«Statistica 6.0» и параметрического tкритерия Стью

дента. Статистически значимыми считали значения

при р<0,05. В рамках статьи представлены данные

до лечения (0), а также через 12 и 18 месяцев АГТ.

Исследование выполнено с соблюдением положе

ний Хельсинской декларации по обследованию и

лечению людей и одобрено Комитетом по этике Но

восибирского государственного медицинского уни

верситета 20 ноября 2009 г., протокол № 18.

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ

Исследование показало, что у пациентов до и

в ходе АГТ, а также у здоровых лиц содержание Mg

в крови достоверно и последовательно снижалось

в «темпераментальном» ряду: ВТ(НТ)/Х −С−Ф−М.

У ВТ содержание Mg оказалось достоверно ниже,

Таблица 1

Содержание магния и ЛПВП в крови у больных АГII мужчин через 12 и 18 месяцев лечения без купирования (1; 2)

и с купированием (1а; 2а) превалирования SNS у Х и С и РААС (альдостерон) у Ф и Мпациентов

Показатель Высокотревожные Низкотревожные

0 мес. 12 мес. 18 мес. здоровые 0 мес. 12 мес. 18 мес. здоровые

Магний, моль/л Х 1

50 0,98±0,02 1,02±0,02 1,03±0,02 1,16±0,01

50 2

50 1,09±0,02 1,27±0,02 1,38±0,02 1,39±0,01

50

50 1,14±0,02 1,18±0,02 2а

52 1,38±0,01 1,49±0,02

С1

52 0,89±0,02 0,96±0,02 0,98±0,01 1,04±0,03

51 2

54 1,00±0,02 1,18±0,02 1,27±0,02 1,24±0,01

51

54 1,03±0,02 1,05±0,02 2а

52 1,29±0,01 1,38±0,02

Ф1

58 0,8±0,02 0,86±0,02 0,89±0,01 0,92±0,03

60 2

61 0,97±0,02 1,02±0,02 1,07±0,02 1,08±0,01

60

61 0,94±0,02 0,96±0,02 2а

56 1,12±0,01 1,18±0,02

М1

50 0,68±0,02 0,72±0,02 0,74±0,01 0,80±0,03

50 2

50 0,82±0,02 0,91±0,02 0,96±0,02 0,98±0,01

50

50 0,84±0,02 0,87±0,02 2а

50 1,03±0,01 1,07±0,02

ЛПВП, ммоль/л Х 1 1,5±0,002 1,58±0,003 1,65±0,002 1,8±0,003 2 1,80±0,002 1,83±0,002 1,87±0,002 2,0±0,003

1а 1,66±0,003 1,76±0,007 2а 1,88±0,003 1,98±0,007

С 1 1,3±0,003 1,40±0,005 1,46±0,004 1,5±0,005 2 1,59±0,002 1,64±0,005 1,68±0,004 1,8±0,005

1а 1,46±0,003 1,54±0,003 2а 1,69±0,003 1,80±0,003

Ф 1 1,2±0,003 1,28±0,005 1,33±0,004 1,4±0,004 2 1,42±0,003 1,45±0,005 1,50±0,004 1,6±0,004

1а 1,32±0,003 1,39±0,07 2а 1,52±0,003 1,57±0,07

М 1 1,1±0,002 1,17±0,005 1,21±0,004 1,3±0,004 2 1,24±0,002 1,27±0,005 1,31±0,004 1,45±0,004

1а 1,20±0,003 1,25±0,07 2а 1,32±0,003 1,37±0,07

П р и м е ч а н и е : до лечения содержание Mg и ЛПВП у 1 и 1а (2 и 2а) при р>0,05; различия между пациентами 1а (2а)

и здоровыми 1 (2) при р>0,05, в остальном различия при р<0,05; здесь и далее: в знаменателе указано число обследований.

Online First

Резюме. Лихорадка Ласса – природноочаговое заболевание, опасное для человека. На большей части Западной Африки к югу от Сахары 37,7 миллиона человек в 14-ти странах проживают в районах, где условия жизни подходят для зоонозной передачи вируса от выделений инфицированных грызунов вида Mastomys natalensis, проникающих в жилища и места хранения продуктов питания. Этиологический агент этой болезни — вирус Ласса, один из представителей семейства Arenaviridae. В отличие от других аренавирусных инфекций (например, аргентинской и боливийской лихорадок, вызываемых вирусами Хунин и Мачупо, соответственно), заражение людей вирусом Ласса может происходить также и от человека к человеку. Описаны случаи внутрибольничного заражения среди пациентов в условиях плохой гигиены и через контаминированное медицинское оборудование. Медицинские работники инфицируются во время проведения хирургических операций или при контакте с пациентами, т.к. патоген может передаваться через кровь, слюну, рвоту, стул или мочу.

С изменением климата и усилением глобализации возрастает вероятность того, что вирус начнет циркулировать и среди других видов грызунов, а лихорадка Ласса станет более распространненной угрозой в мире. На эндемичных территориях ЛЛ ассоциируется со значительной заболеваемостью и смертностью, особенно среди госпитализированных лиц с тяжелыми геморрагическими симптомами. В большинстве случаев болезнь протекает бессимптомно и в связи с ее длительным инкубационным периодом заболевшие могут быть источником инфекции, особенно при перемещении на большие расстояния авиа- и железнодорожным транспортом. Клинически выраженное заболевание протекает в виде разных неспецифических симптомов – от недомогания, повышения температуры тела, болей в горле и груди, кашля, миалгии и желудочно-кишечных расстройств до признаков нарушения ЦНС. Диагноз лихорадки Ласса часто является сложным из-за сходства протекания болезни с другими распространенными в Африке вирусными заболеваниями или, например, с малярией или брюшным тифом. Более специфические симптомы при лихорадке Ласса выражаются в виде конъюктивита, гепатита, фарингита, тонзиллита, а также появлением язв в ротоглотке. Тяжелое заболевание осложняется аномальным кровотечением, генерализованным отеком, дыхательной недостаточностью, гипотонией, протеинурией, трансаминитом, энцефалопатией. Глухота развивается примерно в 20% от числа заболевших. Полиорганная недостаточность и открытое кровотечение приводит к смерти.

Обзор посвящен анализу литературы по этиологии, эпидемиологии и клинической картине лихорадки Ласса, т.к. существует опасность ее завоза с заболевшими людьми на территорию РФ.

 

 

Была ли пневмония? — МедВопрос и консультация врача

Есть ли пневмония по результатам иммунограммы или что это? Повышены T- лимф. (CD3+19-), снижены T- цитотокс., повышен СВ4/СВ8, снижены значительно B- лимфоциты
Исследование Результат Референсные значения Комментарий
ИММУНОГРАММА 3 УР.9/л
Эозинофилы 3.70 % 1.0 — 6.0 %
Базофилы 0.70 % < 1.0
T- лимф. (CD3+19-), % 75.83 % 62 — 69 %
T- лимф. (CD3+19-) 2704.00 кл/мкл 1820 — 3010 кл/мкл
T- хелперы (CD3+4+), % 41.26 %
T- хелперы (CD3+4+) 1473.00 кл/мкл
T- цитотокс. (CD3+8+), % 13.55 % 25 — 32 %
T- цитотокс. (CD3+8+) 484.00 кл/мкл 810 — 1520 кл/мкл
CD4/CD8 (иммунорег. индекс) 3.04 у. е. 1.0 — 2.0 у. е.
T-NK- лимф.(CD3+16+56+), % 1.59 % 1 — 6 %
T-NK- лимф.(CD3+16+56+) 57.00 кл/мкл 7 — 165 кл/мкл
NK- лимф.(CD3-16+56+), % 7.36 % 8 — 15 %
NK- лимф.(CD3-16+56+) 263.00 кл/мкл 210 — 640 кл/мкл
B- лимфоциты (CD3-19+), % 8.83 % 21 — 28 %
B- лимфоциты (CD3-19+) 315.00 кл/мкл 740 — 1330 кл/мкл
Исследование Результат Референсные значения Комментарий
Общий Ig A 0.62 г/л
Общий Ig M 0.81 г/л
Общий Ig G 8.81 г/л

Исследование Результат Референсные значения Комментарий
Концентрация ЦИК 38 у. е. < 90
Патогенность ЦИК 1.27 у. е. СМ. КОММ. < 1,1 — крупные, непатогенные
1,1- 1,5 — средние, патогенные
> 1,5 — мелкие, патогенные
Исследование Результат Референсные значения Комментарий
Акт. фагоцитоза нейтрофилов 83.70 % 50 — 85 %
Фагоцит. число нейтроф. 4.60 частиц/фагоц >3.5
НСТ спонтанная, активность (нейтр.) 12.50 % 0.00 — 15.00 %
НСТ индуциров., активность (нейтр.) 81.70 % 70 — 95 %
Индекс стимуляц. НСТ- теста(нейтр.) 6.54 у. е. >4,5
Акт. фагоцитоза моноцитов 52.70 % 33 — 57 %
Фагоцит. число моноцитов 3.70 частиц/фагоц >2,3
НСТ спонтанная, активность (мон.) 9.52 % 0 — 10 %
НСТ индуциров., активность (мон.) 58.70 % 47 — 63 %
Индекс стимуляц. НСТ- теста (мон.) 6.17 у. е. >4,5

Исследование Результат Референсные значения Комментарий
IgE (Penicillum notatum, M1) <0.10 ku/l < 0,35 Класс 0 (отрицательный результат — норма)
IgE (Cladosporium herbarum, M2) <0.10 ku/l < 0,35 Класс 0 (отрицательный результат — норма)
IgE (Aspergillus fumigatus, M3) <0.10 ku/l < 0,35 Класс 0 (отрицательный результат — норма)
IgE (Alternaria tenuis, M6) <0.10 ku/l < 0,35 Класс 0 (отрицательный результат — норма)
Ig E (total) 70 ме/мл < 60 Технология ARCHITECT c4000, ABBOTT

Жизненный цикл патогенов и пути их распространения

© Джозеф Сноуден
Что такое патогены?

Патоген – это микроорганизм, способный вызывать заболевание. Инфекция вызвана инвазией и размножением патогенных микробов у человека или популяции. Существует ряд различных типов патогенных организмов, связанных с заболеванием, включая вирусы, бактерии, простейшие и грибы.

Патогены могут распространяться различными путями, включая прямой контакт, воду или воздух.Различные патогены могут распространяться с помощью разных механизмов, например, малярия передается комарами, холера передается через воду, а ВИЧ передается через жидкости организма.

Большинство вирусов намного меньше бактерий, и они не только проникают в клетки организма, но и воспроизводятся внутри клеток сотни тысяч раз. В конце концов вирус выйдет через дыхательные пути или кровоток и может распространиться среди населения. Примерами вирусных инфекций являются грипп (грипп), корь, эпидемический паротит, простуда и СПИД.

Вирусные переносчики

Существует несколько типов вирусных векторов , которые можно использовать для доставки нуклеиновых кислот в генетический состав клеток, включая ретровирус, лентивирус, аденовирус, аденоассоциированный вирус и вирус простого герпеса, каждый из которых имеет свои преимущества и недостатки для конкретных приложений.

Вирусы, такие как малярия и желтая лихорадка, используют комаров в качестве переносчиков, которые представляют собой организм, распространяющий патогены от одного хозяина к другому. Чтобы предотвратить людей от трансмиссивных болезней, необходимо контролировать переносчиков с помощью таких мер, как распыление инсектицидов для сокращения популяции насекомых-переносчиков.Однако это может быть более сложным и дорогим методом борьбы с болезнью.

Если болезнь очень заразна, люди должны быть изолированы, чтобы предотвратить распространение инфекции на других. Вакцинация также является вариантом предотвращения и уменьшения количества патогенов и работает путем введения в организм небольшого количества неактивных или мертвых патогенов для выработки антител. Узнайте больше о вакцинации в нашем центре цифрового контента, посвященном теме «Как работают вакцины».

Почему понимание жизненного цикла патогенов и того, как они распространяются, имеет значение для микробиологии?

Патогены вызывают болезни у своих хозяев различными способами.Из-за их разнообразия и способности к воспроизведению более глубокое понимание жизненного цикла патогенов и их влияния на функцию иммунной системы лежит в основе разработки новых инструментов для диагностики, профилактики и лечения инфекционных заболеваний.

Учитывая возникающую угрозу устойчивости к противомикробным препаратам, существует острая необходимость в разработке новых терапевтических средств, одним из которых является фаговая терапия. Фаговая терапия – это терапевтическое использование бактериофагов для лечения патогенных бактериальных инфекций.

Узнайте больше о том, почему понимание жизненного цикла патогенов и того, как они распространяют заболевания, важны для наших членов и более широкого микробиологического сообщества, получите доступ к нашим дополнительным ресурсам и продолжайте читать больше о том, почему понимание вирусов важно для микробиологии, когда мы исследуем новые вирусы.

  • Микробиологи, работающие в этой области

    Чтобы отпраздновать наше 75-летие в 2020 году, мы предложили микробиологам номинировать открытие или событие, которое лучше всего демонстрирует важность микробиологии и помогает нам продемонстрировать влияние микробиологов в прошлом, настоящем и будущем.Узнайте больше о микробиологах, которые работают над тем, чтобы лучше понять жизненный цикл патогенов и способы их распространения.

  • Ресурсы и дополнительная литература

    Узнайте больше об условно-патогенных микроорганизмах в больницах, воздушно-капельном распространении ящура и о том, что исследователи обнаружили, изучая, как вирусы распространяются между морскими животными.

  • Новые вирусы

    На протяжении многих лет продолжает появляться ряд новых патогенов в популяциях людей, домашних животных, диких животных и растений.Новые и вновь возникающие вирусы будут представлять постоянную угрозу для здоровья человека из-за их удивительной способности адаптироваться к своим нынешним хозяевам, переключаться на новых хозяев и разрабатывать стратегии, позволяющие избежать противовирусных мер.

Авторы изображений:

Трансмиссионная электронная микрофотография мышиного норовируса . Джозеф Сноуден
iStock/Dr_Microbe
Кэмерон Бейнс

Что такое патогены и что они сделали с нами и для нас?

и

Francois Balloux

Институт генетики UCL (UGI), Darwin Building, Gower Street, London, WC1E 6BT UK

Lucy van Dorp Building), Darwin Street, Darwin Street Genetics Institute,

UCL Genetics Institute , Лондон, WC1E 6BT UK

Институт генетики UCL (UGI), Darwin Building, Gower Street, London, WC1E 6BT UK

Автор, ответственный за переписку. Открытый доступ Эта статья распространяется в соответствии с условиями международной лицензии Creative Commons Attribution 4.0 (http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/), которая разрешает неограниченное использование, распространение и воспроизведение на любом носителе при условии вы должным образом указываете автора (авторов) и источник, предоставляете ссылку на лицензию Creative Commons и указываете, были ли внесены изменения. Отказ от права Creative Commons на общественное достояние (http://creativecommons.org/publicdomain/zero/1.0/) относится к данным, представленным в этой статье, если не указано иное. Эта статья цитировалась в других статьях в PMC.

Abstract

Микробы находятся на нас, внутри нас и вокруг нас. Они обитают практически во всех средах на планете, и количество бактерий, переносимых средним человеком, в основном в кишечнике, превышает количество человеческих клеток. Подавляющее большинство микробов безвредны для нас, и многие из них играют важную роль в здоровье растений, животных и человека. Другие, однако, являются либо облигатными, либо факультативными патогенами, оказывающими целый спектр вредных воздействий на своих хозяев.До недавнего времени инфекционные заболевания исторически представляли собой наиболее распространенную причину смерти людей, намного превосходя потери, вызванные войнами или голодом. На заре человечества и на протяжении всей истории инфекционные заболевания определяли эволюцию, демографию, миграции и историю человечества.

Что такое патоген?

Патоген определяется как организм, вызывающий заболевание у своего хозяина, при этом тяжесть симптомов заболевания называется вирулентностью. Патогены таксономически очень разнообразны и включают вирусы и бактерии, а также одноклеточные и многоклеточные эукариоты.На каждый живой организм воздействуют патогены, в том числе бактерии, на которые нацелены специализированные вирусы, называемые фагами.

Количество вирусов и бактерий на Земле ошеломляет, и они обитают практически во всех средах. Литр поверхностной морской воды обычно содержит более десяти миллиардов бактерий и 100 миллиардов вирусов. Количество вирусов на Земле оценивается примерно в 10 31 , что примерно в десять миллиардов раз превышает количество звезд во Вселенной [1].Средний человек состоит примерно из 30 триллионов клеток, но несет такое же количество бактерий, в основном в кишечнике [2].

Подавляющее большинство вирусов и бактерий, с которыми мы сталкиваемся, не оказывают негативного воздействия, а некоторые даже могут быть полезными, хотя небольшая часть из них может серьезно повлиять на наше здоровье. В частности, примерно один из миллиарда микробных видов является патогеном для человека. Действительно, было описано около 1400 патогенов человека, в то время как, по оценкам, на Земле существует один триллион микробных видов, подавляющее большинство из которых остаются не охарактеризованными [1].

Какая связь между возбудителями и хозяевами?

Патогены можно разделить на две основные категории, а именно факультативные и облигатные патогены, что отражает тесную связь их жизненного цикла с хозяином.

Факультативные патогены – это организмы, для которых хозяин является лишь одной из ниш, которую они могут использовать для размножения. Факультативные патогены — это прежде всего бактерии и грибы из окружающей среды, которые могут иногда вызывать инфекцию. Они включают в себя многие из наиболее проблематичных внутрибольничных бактерий, вовлеченных в пандемию устойчивости к противомикробным препаратам.Иногда проводят различие между факультативными и случайными возбудителями, причем последние представляют те, которые лишь изредка инфицируют ослабленных или иммунодефицитных хозяев. Типичные примеры «случайных» патогенов включают Neisseria meningitidis или Escherichia coli .

Облигатные патогены нуждаются в хозяине для завершения своего жизненного цикла. Все вирусы являются облигатными патогенами, поскольку их размножение зависит от клеточного механизма хозяина. Среди бактерий встречаются облигатные возбудители, в том числе возбудители туберкулеза и сифилиса, а также простейшие (например, возбудители малярии) и макропаразиты.

Некоторым облигатным патогенам для завершения своего жизненного цикла требуется несколько разных хозяев. Определенным хозяином, который поддерживает взрослую форму патогена, часто является позвоночное животное, а промежуточным хозяином (называемым переносчиком) обычно является членистоногое или моллюск. Такое чередование позвоночных и беспозвоночных хозяев встречается у вирусов (например, вируса Зика), бактерий (например, болезни Лайма) и простейших (малярия). Трематоды (паразитические плоские черви) идут еще дальше, и некоторые из них демонстрируют один из самых причудливых жизненных циклов.Дигенетические трематоды имеют основной жизненный цикл с тремя хозяевами, а для некоторых видов — жизненный цикл с четырьмя хозяевами. Например, Haipegus occidualis последовательно заражает пресноводную улитку, остракода, нимфу стрекозы и завершает свой цикл после того, как стрекозу съедает зеленая лягушка Rana clamitans , где она находится под ее языком [3].

Каков круг хозяев патогенов?

Некоторые патогены ограничиваются заражением одного вида хозяев, тогда как другие могут инфицировать множество видов хозяев.Диапазоны хостов могут показаться весьма своеобразными, если не откровенно озадачивающими. Например, лепра у людей вызывается двумя родственными внутриклеточными бактериями Mycobacterium leprae и Mycobacterium lepromatosis , которые в дикой природе в основном встречаются только у людей, а также у броненосцев в Америке и красных белок в Шотландии [4].

И наоборот, Yersinia pestis , еще одна внутриклеточная облигатная бактерия и возбудитель чумы, имеет естественный жизненный цикл, включающий чередующиеся инфекции грызунов и блох, но может заразить практически любого млекопитающего-хозяина.Интересным поворотом в случае с чумой является то, что Y. pestis плохо адаптированы к человеку-хозяину. За исключением редких случаев передачи инфекции от человека к человеку, называемых легочной чумой, эпидемии чумы (бубонной чумы) вызываются зараженными чумой блохами, кусающими людей. Несколько иронично, что для патогена, который, возможно, является самым большим убийцей в истории человечества, бубонная чума является полной эволюционной катастрофой. Человек-хозяин подвергается очень высокому риску смерти, блоха не может размножаться, питаясь человеческой кровью, а бактерия застряла в эволюционном тупике, поскольку не может передаться другому хозяину.

Не существует очевидного предиктора для диапазона хозяев различных патогенов. Интуитивно может показаться заманчивым предсказать, что патогены, находящиеся в более тесных отношениях со своим хозяином, более тесно адаптированы к своему хозяину и, следовательно, имеют более ограниченный круг хозяев. Однако нет очевидной закономерности, указывающей на то, что вирусы (которые полагаются на механизм размножения клеток-хозяев) имеют более узкий круг хозяев, чем бактерии. Кроме того, внутриклеточные бактерии, по-видимому, не имеют заметно более узкого круга хозяев, чем внеклеточные, несмотря на то, что они более тесно связаны со своим хозяином.

Мы относительно мало знаем об основных генетических изменениях, необходимых для того, чтобы патоген заразил нового хозяина, хотя, что интересно, для перехода от хозяина может потребоваться всего несколько мутаций. Например, птичий грипп находится всего в пяти мутациях от способности передаваться млекопитающим [5], а одной аминокислотной замены было достаточно, чтобы адаптированная к человеку бактерия Staphylococcus aureus стала патогеном для кроликов [6].

Что особенного в геномах патогенов?

Облигатные патогены, как правило, хорошо адаптированы к своим хозяевам, обладают сложными механизмами синхронизации их жизненных циклов с жизненными циклами хозяина и способностью манипулировать иммунной системой, метаболизмом и иногда даже поведением хозяина.Гены, кодирующие белки, специфичные для патогенности, называются факторами вирулентности, которые включают в себя множество молекул, необходимых для колонизации хозяина, уклонения от иммунного ответа и иммуносупрессии, удаления питательных веществ внутри хозяина, а также проникновения внутриклеточных патогенов и выхода из них.

У бактерий факторы вирулентности часто находятся в группах генов на островах патогенности, которые могут переноситься горизонтально с помощью плазмид или других мобильных элементов. Например, одна из отличительных черт чумной бактерии Y.pestis от его менее вирулентного ближайшего родственника Yersinia pseudotuberculosis является включение на ранней стадии его эволюции двух плазмид, несущих гены, участвующие в патогенности [7].

В то время как приобретение новых генов и перепрофилирование существующих имеет важное значение для эволюции в сторону патогенности, общей чертой эволюции в сторону патогенности является редукция генома за счет инактивации и утраты генов. В первую очередь это можно объяснить тем, что хозяин представляет собой достаточно стабильную и богатую ресурсами среду, в которой некоторые метаболические пути, необходимые в среде, не нужны.Редукция генома является общей тенденцией, сопровождающей эволюцию в сторону патогенности, и наблюдается у Mycobacterium tuberculosis , патогенных штаммов E. coli и в продолжающейся адаптации линий Klebsiella pneumoniae к пациентам с муковисцидозом. Наиболее ярким примером является проказа ( M. leprae и M. lepromatosis ), которая потеряла почти половину генов, обнаруженных у их экологических родственников [8]. Другой интересной тенденцией многих бактериальных патогенов является вторичная утрата способности к генетической рекомбинации [9].

Как патогены вызывают заболевание?

Патогены вызывают заболевания у своих носителей различными способами. Наиболее очевидным средством является прямое повреждение тканей или клеток во время репликации, как правило, путем образования токсинов, что позволяет патогену достигать новых тканей или выходить из клеток, внутри которых он реплицировался. Бактериальные токсины являются одними из самых смертоносных известных ядов и включают известные примеры, такие как столбняк, сибирская язва или ботулинический токсин, известный как ботокс в его коммерческом применении.

Однако повреждение хозяина часто наносится самим себе в результате сильного, а иногда и чрезмерного иммунного ответа, который без разбора убивает инфицированные и неинфицированные клетки и повреждает ткани хозяина. Типичными примерами неадекватной сверхреакции иммунной системы являются цирроз и рак печени при гепатите В [10] или эпидемия гриппа 1918–1919 гг., когда число жертв было самым высоким среди молодых и здоровых, возможно, потому, что у них был наиболее сильный иммунный ответ и как таковые умирали от «цитокинового шторма» в легких, в результате чего пациенты буквально тонули в жидкостях собственного организма [11].

Некоторым патогенам помогает иммунная реакция хозяина, и они распространяются внутри инфицированного хозяина или увеличивают свою передачу неинфицированным хозяевам. Грипп передается в основном через аэрозоли, образующиеся при чихании и кашле, которые он вызывает. Vibrio cholerae вызывает сильную воспалительную реакцию в слизистой оболочке кишечника, приводящую к водянистой диарее и обеспечивающую его выброс в окружающую среду и, таким образом, заражение других хозяев.

Являются ли совместно эволюционирующие патогены менее вирулентными?

Болезнетворные микроорганизмы сильно различаются по тяжести симптомов: от легкого неудобства до гарантированной смерти.Иногда предполагается, что самые смертоносные патогены представляют собой недавние скачки хозяина, когда вирулентность патогенов плохо адаптирована к новому хозяину, и что совместная эволюция между хозяином и патогеном со временем приведет к более доброкачественным симптомам. Однако это верно только в случае строго вертикальной передачи (например, от матери к ребенку), когда выживание и передача хозяина и патогена тесно связаны.

В случае горизонтальной передачи ситуация более сложная, и нет прямого способа предсказать эволюцию будущей вирулентности, так как она будет зависеть от множества факторов, включая структуру популяции хозяина и корреляцию между вирулентностью и передачи [12].Учебным примером снижения вирулентности является введение миксоматоза в европейскую популяцию кроликов в Австралии и Франции в 1950 и 1952 годах соответственно. При введении вирус сначала убил около 99% инфицированных кроликов, но через несколько лет смертность снизилась до 90% после появления аттенуированных штаммов вируса и генетической резистентности в популяции кроликов. В то время как вирулентность снизилась, что привело к более высокой скорости передачи, текущий уровень смертности в 90% остается чрезвычайно высоким, и нет никаких доказательств дальнейшего снижения в краткосрочной перспективе [13].

Bd GPL, глобальная линия амфибийного грибкового патогена Batrachochytrium dendrobatidis ( Bd ), является единственным известным патогеном, который истребил целые виды хозяев. Тем не менее, за три десятилетия, прошедшие с момента его открытия, он не проявляет признаков снижения вирулентности. Основная причина незначительного селективного давления на Bd для ослабления вирулентности заключается в том, что он может заражать очень широкий круг хозяев, так что исчезновение любого конкретного вида хозяев имеет ограниченное влияние на его приспособленность.Хуже того, некоторые виды-хозяева, такие как широко интродуцированная африканская когтистая лягушка, Xenopus laevis , и американская лягушка-бык, Rana catesbeiana , переносят болезнь бессимптомно, подпитывая глобальные пандемии Bd и ограничивая любые краткосрочные перспективы. для значительного снижения вирулентности [14]. Это всего лишь примеры эволюции вирулентности, но оба они показывают, что не существует простой закономерности снижения патогенности со временем.

Сколько лет основным патогенам человека?

За исключением нескольких предполагаемых наследственных патогенов, в том числе Helicobacter pylori [15], которые могли быть совидовыми со своим хозяином-человеком, инфекционные заболевания, поражающие нас, были приобретены в результате прыжков хозяина от других диких или домашних животных-хозяев или иногда от более широкое окружение.Время этих событий и первоисточник во многих случаях остаются неясными.

Традиционно считалось, что многие человеческие патогены появились во время неолитической революции. Основные аргументы в пользу происхождения человеческих патогенов, связанных с сельским хозяйством, основаны на близости между традиционными фермерами со своим скотом и появлении более высокой плотности населения в стабильных поселениях, обеспечиваемых сельскохозяйственным пропитанием. Высокая плотность населения действительно требуется для некоторых эпидемических болезней, которые не могли бы поддерживаться среди разрозненных групп охотников-собирателей [12].Этот аргумент, однако, игнорирует тот факт, что патогены могут быстро развиваться. Кроме того, в то время как близость людей и домашнего скота способствует прыжкам хозяев, люди передавали больше болезней домашним животным, чем они приобретали, причем туберкулез, в частности, вероятно, перешел от людей к крупному рогатому скоту, а не наоборот [16]. Наконец, этот аргумент также игнорирует большое количество патогенов в диких популяциях, в том числе у человекообразных обезьян.

Древние прямые доказательства существования патогенов скудны, а исторические записи редко позволяют однозначно отнести описанные симптомы к заболеванию.При этом недавний прогресс в технологии секвенирования и, в частности, возможность генерировать последовательности, если не полные геномы, из древних образцов значительно улучшили наше понимание возраста основных патогенов человека, что часто приводит к неожиданным результатам. На рисунке обобщены текущие знания о возрасте семи нынешних «главных убийц», а также о чуме, которая была включена из-за ее серьезного воздействия в прошлом. Хотя некоторые из этих оценок, возможно, потребуется обновить в будущем после появления новых данных, маловероятно, что общая картина сильно изменится.Некоторые человеческие болезни старые (например, Plasmodium falciparum малярия), а другие появились недавно, такие как ВИЧ или, что более удивительно, корь. Также нет очевидной закономерности, указывающей на неолитическую революцию как на сильный фактор появления человеческих патогенов.

Возраст возникновения серьезных инфекционных заболеваний, поражающих человеческое население. Время появления различных основных заболеваний основано на обобщении опубликованных исследований. Когда данные известны с некоторой достоверностью, для каждого заболевания предоставляются точечные оценки вместе с планками погрешностей, отражающими неопределенность в предполагаемых оценках. Оранжевые столбцы ошибок отображают более высокую неопределенность по сравнению с красными . Черная линия тренда отображает увеличение численности населения во времени ( по оси х ) порядка миллиардов человек ( по оси у ). Ключевые события в истории человечества выделены и аннотированы вверху. В качестве основных ссылок использовались: оспа [27]; грипп [28]; ВИЧ [29]; туберкулез [30–33]; P. falciparum малярия [34, 35]; гепатит В [36]; корь [37]; чума [38, 39]

Где в геноме человека находятся гены, обеспечивающие устойчивость?

Инфекционные заболевания унесли жизни более половины всех людей, когда-либо живших на Земле.Патогены, такие как детские болезни, которые поражают своего хозяина до размножения, вызывая смерть или снижение фертильности, оказывают огромное селективное давление. Тем не менее, сканирование генома на наличие сигнатур управляемой патогенами селекции выявило лишь несколько вариантов с явными эффектами. Точно так же полногеномные ассоциативные исследования (GWAS) устойчивости/восприимчивости к инфекционным заболеваниям выявили лишь несколько локусов, влияющих на восприимчивость к инфекционным заболеваниям [17], несмотря на их успех в выявлении тысяч вариантов, участвующих в хронических заболеваниях и фенотипических признаках, таких как рост.Даже для болезней, которые поражают нас в течение длительного времени, например туберкулеза, мы не знаем явного защитного генетического варианта.

Учитывая высокое селективное давление патогенов, разумно задаться вопросом, где находятся все гены резистентности. Сильно защитные варианты могли достичь фиксации, что сделало их необнаружимыми, если только патоген не имеет очень гетерогенного ареала распространения. Интересным случаем регионального селективного давления является отрицательная мутация антигена Даффи, защищающая от Plasmodium vivax , которая обнаруживается почти на 100% в странах Африки к югу от Сахары, но практически отсутствует где-либо еще.Другая ситуация, когда ген резистентности не достигает фиксации, возникает, когда защитный вариант вреден в гомозиготном состоянии, как при серповидноклеточной анемии. Мы также можем предположить, что эволюционный потенциал и высокое генетическое разнообразие большинства патогенов ограничивают нашу способность обнаруживать защитные варианты в геноме человека, особенно если они эффективны только против подмножества линий внутри патогенного вида.

В дополнение к нескольким вариантам, защищающим от конкретных патогенов, нам также известны области генома, участвующие в иммунитете против широкого спектра патогенов, такие как гены интерлейкинов или система главного комплекса гистосовместимости (MHC).Считается, что очень высокое генетическое разнообразие MHC сформировалось под воздействием различных видов патогенов [18]. Кроме того, после недавней разработки методов секвенирования древней ДНК было высказано предположение, что гены иммунитета, такие как гены, кодирующие толл-подобные рецепторы, были приобретены в результате гибридизации с архаичными людьми и чрезмерно представлены в текущем генофонде анатомически современных людей. по отношению к генам, не участвующим в иммунитете [19, 20].

Как патогены повлияли на историю человечества?

Инфекционные заболевания оказали огромное влияние на нашу историю, приведя к расцвету и падению цивилизаций, как из-за человеческих жизней, так и из-за экономического и социального коллапса после эпидемий.Вероятно, из-за инфекционных заболеваний было проиграно или выиграно больше военных кампаний, чем благодаря тактической смекалке командующих армиями. Фукидид сообщает в своей «Истории Пелопоннесской войны », написанной в 59062– годах до нашей эры, как Афинская чума опустошила город-государство Афины в Древней Греции во время второго года Пелопоннесской войны (430 г. до н. э.), когда он был на пороге победы над Спартой, положившей конец золотому веку Перикла и афинскому господству в древнем мире.Возможное падение Римской империи также было в значительной степени связано с другой эпидемией, Юстиниановской чумой в 541–542 годах н.э., которая помешала императору Юстиниану восстановить утраченные территории в западной части империи [21].

Инфекционные заболевания играли не менее важную роль в прошлых миграциях людей. Широким завоеваниям конкистадоров больших территорий Америки в 16 годах в значительной степени способствовали принесенные ими с собой болезни, такие как корь и оспа, к которым коренное население имело ограниченный иммунитет [22].И наоборот, одной из возможных причин, по которой европейцам удалось колонизировать Африку, было то, что они использовали хинин, противомалярийный препарат, полученный из коры хинного дерева [23].

История была сформирована не только патогенами, поражающими людей, но и теми, которые поражают домашних животных и сельскохозяйственные культуры. Например, было высказано предположение, что исламское завоевание 7 и 8 веков не распространялось на Африку к югу от Сахары, потому что лошади и верблюды исламских армий умирали от трипаносмы, распространяемой мухами цеце [24]. ].И наоборот, патогены в другое время были движущей силой большой миграции. Около миллиона ирландцев погибли, а еще один миллион мигрировал в США, спасаясь от голода, вызванного Phytophthora infestans , уничтожившего урожай картофеля между 1845 и 1852 годами [25].

А что теперь?

По крайней мере, в развитых странах основными причинами человеческой смертности являются уже не инфекционные заболевания, а возрастные расстройства, такие как рак, болезни сердца и диабет.Во многих странах произошел эпидемиологический переход, начавшийся около 300 лет назад в некоторых развитых странах и менее 80 лет назад в развивающихся странах. Болезни, которые когда-то опустошали человеческое население, такие как оспа, теперь искоренены. Другие, такие как чума или проказа, в основном находятся под контролем, за исключением нескольких горячих точек.

Текущая ситуация, однако, является одной из новых проблем. Глобализация и возросшая мобильность, особенно воздушные перевозки, способствовали передаче болезней не только локально, но и между континентами.Например, недавняя вспышка лихорадки Зика в Северной и Южной Америке частично объясняется увеличением количества авиаперевозок из зараженных районов в бразильские аэропорты, что увеличивает как заболеваемость, так и географический ареал вируса [26]. Вспышка тяжелого острого респираторного синдрома (ТОРС) в 2003 году и повторяющиеся кризисы, вызванные лихорадкой Эбола, в Центральной Африке подчеркивают способность новых и существующих болезней быстро становиться серьезной международной угрозой для здоровья. Кроме того, наша способность бороться с инфекционными заболеваниями также подвергается сомнению из-за повсеместного появления лекарственной устойчивости патогенов.Глобальный кризис устойчивости к противомикробным препаратам (УПП) все больше ограничивает наши ресурсы для борьбы с болезнями с помощью противомикробной терапии.

Таким образом, несмотря на утверждения о глобальном здравоохранении, поддерживающие снижение числа смертей, вызванных инфекционными заболеваниями, сложность наших взаимодействий с болезнетворными агентами сейчас так же значительна, как и в прошлом. Инфекционные заболевания продолжают оставаться основной причиной смертности во всем мире, на них приходится от четверти до трети всех смертей и почти половина всех смертей среди людей в возрасте до 45 лет, причем большинство из них в принципе можно предотвратить.

Благодарности

Авторы благодарны Лиаму Шоу за обсуждение рукописи и за финансовую поддержку со стороны MRC, BBSRC, NERC и ESRC (гранты NE/M000591/1 и MR/P007597/1).

Вклад авторов

LvD и FB написали рукопись. Оба автора читают и утверждают окончательную версию.

Конкурирующие интересы

Авторы заявляют об отсутствии конкурирующих интересов.

Примечание издателя

Springer Nature остается нейтральной в отношении юрисдикционных претензий в опубликованных картах и ​​институциональной принадлежности.

Информация для участников

Франсуа Баллу, электронная почта: [email protected]

Люси ван Дорп, электронная почта: [email protected]

Список литературы

1. Микробиология в цифрах. Nat Rev Microbiol. 2011;9(9):628.

3. Болек М.Г., Трейси Х.Р., Янови Дж. Роль стрекоз (Odonata: Ztgoptera) как паратенических хозяев в передаче Haipegus eccentricus (Digenea: Hemioridae) бесхвостым. J Паразитол. 2010;96(4):724–35. doi: 10.1645/GE-2365.1. [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]4.Аванзи С., дель-Позо Дж., Бенджак А., Стивенсон К., Симпсон В.Р., Буссо П. и др. Красные белки на Британских островах заражены бациллами проказы. Наука. 2016; 354:744–7. doi: 10.1126/science.aah4783. [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]5. Herfst S, Schrauwen EJA, Linster M, Chutinimitkul S, de Wit E, Munster VJ, et al. Передача вируса гриппа A/H5N1 воздушно-капельным путем между хорьками. Наука. 2012; 336:1534–41. doi: 10.1126/science.1213362. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]6.Виана Д., Комос М., МакАдам П.Р., Уорд М.Дж., Сельва Л., Гуинан К.М. и др. Одна естественная мутация нуклеотида изменяет тропизм хозяина бактериального патогена. Нат Жене. 2015;47:361–U195. doi: 10.1038/ng.3219. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]7. Achtman M, Zurth K, Morelli C, Torrea G, Guiyoule A, Carniel E. Yersinia pestis, причина чумы, является недавно появившимся клоном Yersinia pseudotuberculosis. Proc Natl Acad Sci U S A. 1999; 96:14043–8. doi: 10.1073/pnas.96.24.14043. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]8.Сингх П., Бенджак А., Шунеманн В.Дж., Хербиг А., Аванци С., Буссо П. и др. Взгляд на эволюцию и происхождение бацилл лепры из последовательности генома Mycobacterium lepromatosis. Proc Natl Acad Sci U S A. 2015;112:4459–64. doi: 10.1073/pnas.1421504112. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]9. Ахтман М., Вагнер М. Микробное разнообразие и генетическая природа микробных видов. Nat Rev Microbiol. 2008; 6: 431–40. [PubMed] [Google Scholar] 10. Гвидотти Л.Г., Чисари Ф.В. Иммунобиология и патогенез вирусных гепатитов.Анну Рев Патол. 2006; 1: 23–61. doi: 10.1146/annurev.pathol.1.110304.100230. [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar] 11. Моренс Д.М., Фаучи А.С. Пандемия гриппа 1918 года: идеи для 21 века. J заразить дис. 2007; 195:1018–28. дои: 10.1086/511989. [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar] 12. Андерсон Р.М., Мэй Р.М. Инфекционные заболевания человека. Динамика и контроль. Оксфорд: Издательство Оксфордского университета; 1991. [Google Scholar]13. Керр П.Дж., Лю Дж., Каттадори И., Гедин Э., Рид А.Ф., Холмс Э.К. Вирус миксомы и вирусы лепорипокса: эволюционная парадигма.Вирусы. 2015;7:1020–61. дои: 10.3390/v7031020. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]14. Фишер М.С., Хенк Д.А., Бриггс С.Дж., Браунштейн Дж.С., Мэдофф Л.С., Маккроу С.Л. и др. Новые грибковые угрозы здоровью животных, растений и экосистем. Природа. 2012; 484:186–94. doi: 10.1038/nature10947. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]15. Moodley Y, Linz B, Bond RP, Nieuwoudt M, Soodyall H, Schlebusch CM, et al. Возраст ассоциации между Helicobacter pylori и человеком. PLoS Патог.2012;8(5):16. doi: 10.1371/journal.ppat.1002693. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]16. Смит Н.Х., Хьюинсон Р.Г., Кремер К., Брош Р., Гордон С.В. Мифы и заблуждения: происхождение и эволюция микобактерий туберкулеза. Nat Rev Microbiol. 2009; 7: 537–44. doi: 10.1038/nrmicro2165. [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar] 17. Хилл АВС. Эволюция, революция и ересь в генетике восприимчивости к инфекционным заболеваниям. Philos Trans R Soc B Biol Sci. 2012; 367:840–9. doi: 10.1098/rstb.2011.0275. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]18. Prugnolle F, Manica A, Charpentier M, Guegan JF, Guernier V, Balloux F. Отбор, управляемый патогенами, и всемирное разнообразие HLA класса I. Карр Биол. 2005; 15:1022–1027. doi: 10.1016/j.cub.2005.04.050. [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar] 19. Дешам М., Лаваль Г., Фагни М., Итан Ю., Абель Л., Казанова Д.Л. и др. Геномные сигнатуры селективного давления и интрогрессии архаичных гомининов на гены врожденного иммунитета человека. Am J Hum Genet.2016;98:5–21. doi: 10.1016/j.ajhg.2015.11.014. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]20. Даннеманн М., Андрес А.М., Келсо Дж. Интрогрессия неандертальских и денисовских гаплотипов способствует адаптивным вариациям человеческих Toll-подобных рецепторов. Am J Hum Genet. 2016;98:22–33. doi: 10.1016/j.ajhg.2015.11.015. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]21. Бантген У., Миглан В.С., Юнгквист Ф.К., Маккормик М., Ди Космо Н., Сигл М. и др. Похолодание и социальные изменения во время позднеантичного малого ледникового периода с 536 по 660 год нашей эры.Нат Геоски. 2016; 9: 231–U163. doi: 10.1038/ngeo2652. [Перекрестная ссылка] [Академия Google] 22. Дорогая М.И., Донохью HD. Взгляд палеомикробиологии на коренные народы доколониальной Америки — обзор. Мем Инст Освальдо Круз. 2014; 109:131–139. doi: 10.1590/0074-0276140589. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]23. Уэбб JLA., Jr Малярия в Африке. Компас истории. 2011; 9: 162–70. doi: 10.1111/j.1478-0542.2010.00757.x. [Перекрестная ссылка] [Академия Google] 24. Уильям КС. Историческое распространение Trypanosoma evansi (surra) у верблюдов: фактор ослабления ислама?» В: Эмери Э., редактор.Избранные доклады первой международной конференции «Верблюжьи культуры: исторические традиции, современные угрозы и перспективы на будущее». Лондон: RN Books; 2013. С. 87–94. [Google Академия] 25. Тернер Р.С. После голода: патология растений, Phytophthora infestans и фитофтороз картофеля, 1845–1960 гг. Исторические исследования Phys Biol Sci. 2005; 35: 341–70. doi: 10.1525/hsps.2005.35.2.341. [Перекрестная ссылка] [Академия Google] 26. Faria NR, Azevedo RDD, Kraemer MUG, Souza R, Cunha MS, Hill SC, et al. Вирус Зика в Америке: ранние эпидемиологические и генетические данные.Наука. 2016; 352:345–9. doi: 10.1126/science.aaf5036. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]27. Дагган А.Т., Пердомо М.Ф., Пьомбино-Маскали Д., Марчиняк С., Пойнар Д., Эмери М.В. и соавт. Вирус натуральной оспы 17 века раскрывает недавнюю историю оспы. Карр Биол. 2016;26:3407–12. doi: 10.1016/j.cub.2016.10.061. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]28. Таубенбергер Дж.К., Моренс Д.М. Пандемический грипп — включая оценку риска H5N1. Rev Sci Tech Off Int Epizoot. 2009; 28: 187–202.doi: 10.20506/rst.28.1.1879. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]29. Фариа Н.Р., Рамбо А., Сушард М.А., Бэле Г., Бедфорд Т., Уорд М.Дж. и др. Раннее распространение и эпидемическое зажигание ВИЧ-1 в человеческом населении. Наука. 2014; 346:56–61. doi: 10.1126/science.1256739. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]30. Hershkovitz I, Donoghue HD, Minnikin DE, Besra GS, Lee OYC, Gernaey AM, et al. Обнаружение и молекулярная характеристика Mycobacterium tuberculosis возрастом 9000 лет из неолитического поселения в Восточном Средиземноморье.ПЛОС Один. 2008;3(10):e3426. doi: 10.1371/journal.pone.0003426. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]31. Элдхольм В., Петтерссон Дж.О., Бринилдсруд О.Б., Китчен А., Расмуссен Э.М., Лиллебек Т. и др. Вооруженный конфликт и перемещение населения как движущие силы эволюции и распространения микобактерий туберкулеза. Proc Natl Acad Sci U S A. 2016;113:13881–6. doi: 10.1073/pnas.1611283113. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]32. Бос К.И., Харкинс К.М., Хербиг А., Косколла М., Вебер Н., Комас И. и соавт.Геномы доколумбовых микобактерий показывают, что тюлени являются источником человеческого туберкулеза Нового Света. Природа. 2014; 514:494–7. doi: 10.1038/nature13591. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]33. Кей Г.Л., сержант М.Дж., Чжоу З.М., Чан Дж.З.М., Миллард А., Квик Дж. и др. Геномы восемнадцатого века показывают, что смешанные инфекции были обычным явлением во время пика туберкулеза в Европе. Нац коммун. 2015;6:6717. doi: 10.1038/ncomms7717. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]34. Танабе К., Мита Т., Джомбарт Т., Эрикссон А., Хорибе С., Палакпак Н. и др.Plasmodium falciparum сопровождал экспансию человека из Африки. Карр Биол. 2010;20:1283–9. doi: 10.1016/j.cub.2010.05.053. [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar] 35. Sundararaman SA, Plenderleith LJ, Liu WM, Loy DE, Learn GH, Li YY и др. Геномы загадочных видов шимпанзе Plasmodium раскрывают ключевые эволюционные события, приведшие к возникновению малярии у человека. Нац коммун. 2016;7:14. doi: 10.1038/ncomms11078. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]36. Paraskevis D, Magiorkinis G, Magiorkinis E, Ho SYW, Belshaw R, Allain JP, et al.Датировка происхождения и распространения вируса гепатита В у людей и приматов. Гепатология. 2013;57:908–16. doi: 10.1002/hep.26079. [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar] 37. Furuse Y, Suzuki A, Oshitani H. Происхождение вируса кори: расхождение с вирусом чумы крупного рогатого скота между 11 (го) и 12 (го) веками. Вирол Дж. 2010; 7:4. doi: 10.1186/1743-422X-7-52. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]38. Расмуссен С., Аллентофт М.Е., Нильсен К., Орландо Л., Сикора М., Шегрен К.Г. и соавт. Ранние расходящиеся штаммы Yersinia pestis в Евразии 5000 лет назад.Клетка. 2015; 163: 571–82. doi: 10.1016/j.cell.2015.10.009. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]39. Cui YJ, Yu C, Yan YF, Li DF, Li YJ, Jombart T и другие. Исторические изменения частоты мутаций у эпидемического патогена Yersinia pestis. Proc Natl Acad Sci U S A. 2013;110:577–82. doi: 10.1073/pnas.1205750110. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]

Повторное использование хозяина в качестве среды для роста

Abstract

Способность человеческого организма принимать бактериальные патогены изучается более 200 лет.Успешный патогенез зависит от способности приобретать питательные вещества, необходимые для роста и выживания, однако относительно мало известно о физиологии и метаболизме большинства патогенов человека. В этом обзоре обсуждается, как источников углерода in vivo могут влиять на заболевание, и подчеркивается концепция о том, что пути метаболизма углерода обеспечивают жизнеспособные мишени для разработки антибиотиков.

Ежегодно на исследования и лечение бактериальных инфекций тратятся миллиарды долларов, и вполне вероятно, что в течение жизни каждый из нас будет лечиться от бактериальной инфекции.Поскольку устойчивость к антибиотикам продолжает расти, крайне важно, чтобы исследователи не только продолжали разрабатывать традиционные противомикробные препараты, но и преследовали более нетрадиционные цели. Одна недостаточно используемая терапевтическая возможность основана на простом предположении, что для того, чтобы бактерия вызвала инфекцию, она должна получить питательные вещества, необходимые для репликации, из места заражения. Это не новая концепция, поскольку в конце 1870-х годов Луи Пастер разработал модель, описывающую тело как сосуд для культивирования, как средство описания иммунитета 1 .Последующая работа расширила эту «модель культурального сосуда» как неполное объяснение тропизма бактерий-хозяев и тканей 2,3 . Совсем недавно Э. Д. Гарбер представил статью под названием «Хозяин как среда для роста» в 1960 г. (ссылка 4), в которой он предложил фундаментальную важность понимания физиологии бактерии в очаге инфекции. За прошедшие 50 лет было создано множество литературы, в которой подробно описывается реакция как хозяев, так и патогенов на инфекцию.Тем не менее, относительно небольшое количество исследований рассматривало фундаментальный вопрос: что делает человеческий организм хорошей средой для роста бактериальных патогенов? В этом обзоре мы описываем, как среда роста хозяина влияет на заболевание, и обсуждаем потенциал воздействия на метаболические пути для терапевтического развития.

В последние годы вновь возник интерес к хозяину как к среде роста. Человеческое тело теперь считается не просто сосудом для культивирования, а хемостатом, в котором питательные вещества, необходимые для роста бактерий, со временем пополняются.Бактериальные патогены умеют локализоваться и реагировать на специфические пищевые сигналы в микроокружении хозяина, и для роста в этих микроокружениях требуются специфические метаболические пути. Действительно, некоторые из первых противомикробных препаратов были нацелены на бактериальный метаболизм (ВСТАВКА 1). Совсем недавно инактивация продукции молочной кислоты вызывающей кариес бактерией Streptococcus mutans продемонстрировала терапевтические перспективы 5 . Лечение инфекций с помощью определенных диетических режимов, таких как диеты с низким содержанием железа, также показало ограниченный успех.Секвестрация железа является основным средством защиты, используемым человеческим организмом во время инфекции, поскольку большинству бактериальных патогенов для роста требуется железо 6 . Таким образом, пищевые добавки с железом коррелируют с повышенной заболеваемостью человека Mycobacterium tuberculosis , а также с повышенной смертностью 7,8 . Наоборот, терапия хелаторами железа и ограничение содержания железа в пище уменьшают рост M. tuberculosis на животных моделях, и эти методы лечения были предложены для использования человеком 9 .Терапия хелаторами железа также показала многообещающие результаты у больных малярией 10 . Обоснование состоит в том, что с помощью диетического ограничения можно лишить патоген железа, необходимого ограничивающего питательного вещества для человека-хозяина 6 .

Таблица 1

Влияние углерода субстрата на принимающей колонизации и болезни

Бактерия Расположение углерода субстрат Влияние
Aggregatibacter actinomycetemcomitans полости рта Молочная кислота Стойкость и рост
кишечной палочки Intestine кишечной слизи сахара Установление инфекции
легионелл Макрофаги Треонин Дифференцирование сигнала
Listeria моноцитогенес MacroОфаг Гиксосфосфаты, липоат Устойчивость и рост
Mycobacterium Tuberculosis MacroОфаг Холестерин авляет
менингококк кровотоке, спинномозговую жидкость Молочная кислота молекулярной мимикрии
синегнойной Lung ароматических аминокислот Увеличение производства факторов вирулентности
Уропатогенный E.Coli Мочевины D-Serine локализация тканей

вставка 1 нацеливание бактериального метаболизма: историческая перспектива

Одна из старейших антибиотиков имеет свои корни в текстильной промышленности 100 . В 1908 году Пол Гельмо синтезировал p -аминобензолсульфонамид (сульфаниламид), который, как позже было обнаружено, дает превосходные текстильные красители при смешивании с азокрасителями. В 1930-х годах было обнаружено, что один из этих красителей обладает антимикробными свойствами.Французский патент в 1934 г. и немецкий патент в 1935 г. были получены на недавно названный пронтозил, который вскоре стал доступен для терапевтического использования. Пронтосил оказался эффективным антимикробным средством, хотя покраснение пациента было неприятным побочным эффектом. Всего несколько месяцев спустя команда в Париже обнаружила, что сульфаниламидный компонент пронтозила является активной частью соединения и, что удобно, бесцветным. Это привело к широкому использованию по всей Европе. Препарат не пользовался популярностью в Соединенных Штатах до конца 1936 года, когда сын президента Франклин Д.Рузвельта-младшего успешно лечили от стрептококковой инфекции. Семейство сульфаниламидных препаратов продолжало играть важную роль в снижении потерь во время Второй мировой войны.

В настоящее время известно, что сульфаниламидные препараты мешают пути биосинтеза фолиевой кислоты 101 , пути, необходимому для выживания бактерий. С момента открытия сульфаниламидных препаратов разработка новых антибиотиков, наряду с повышением уровня устойчивости бактерий, привела к сокращению их использования.Тем не менее, сульфаниламидные препараты сегодня по-прежнему являются надежными вариантами лечения бактериальных инфекций.

Этот обзор не может охватить все случаи, когда содержание питательных веществ в очаге инфекции было связано с заболеванием. Поэтому мы сосредоточимся на четырех общих фенотипах, связанных с вирулентностью, на которые, как известно, влияет среда роста: уклонение от иммунной системы хозяина; тканевой тропизм; нишевая специализация и разделение ресурсов; и межклеточная связь.

Уклонение от иммунитета

Здоровая иммунная система обладает замечательной способностью быстро и эффективно выявлять и уничтожать болезнетворные бактерии у хозяина.Однако некоторые патогенные бактерии разработали способы предотвращения атаки хозяина и размножения in vivo . Здесь мы обсуждаем два вида бактерий, у которых специфические катаболические пути углерода метаболически связаны с иммунным подрывом.

Neisseria meningitidis

Neisseria meningitidis , грамотрицательный комменсал ротоглотки человека, может вызывать септицемию, преодолевая слизистый барьер и попадая в кровоток, или менингит, преодолевая гематоэнцефалический барьер и попадая в спинномозговую жидкость 11 9058В каждом случае N. meningitidis использует молекулярную мимикрию, чтобы выжить при воздействии врожденной иммунной системы. Способность иммунной системы отличать чужеродные клетки от собственных частично обеспечивается сиаловой кислотой, которая покрывает поверхность клеток человека и действует как «собственный сигнал». N. meningitidis использует эту особенность, украшая свою внешнюю поверхность остатками сиаловой кислоты, тем самым маскируя себя от защиты человека 12,13 . Молекулярная мимикрия является ключевым компонентом N.meningitidis патогенез и мутанты, которые не способны сиалилировать свою внешнюю поверхность, являются сильно аттенуированными 14 .

Питательная среда in vivo влияет на мимикрию клеток-хозяев N. meningitidis . N. meningitidis может использовать лактат и глюкозу в качестве источников углерода и энергии 15 , а лактат и глюкоза присутствуют в тканях носоглотки, сыворотке и спинномозговой жидкости в концентрациях 1–2 мМ и 6–10 мМ соответственно 16,17 .Интересно, что хотя оба этих источника углерода присутствуют in vivo, N. meningitidis катаболизирует лактат с большей скоростью, чем глюкоза 16, а мутанты, дефицитные по транспорту лактата, являются дефектными колонизаторами ткани носоглотки 17. Почему бактерия может предпочтительно метаболизировать более окисленный субстрат, такой как лактат, а не глюкозу? Одним из вероятных объяснений является то, что промежуточные продукты потребления лактата напрямую участвуют в пути сиалирования 16 , тем самым усиливая биосинтез сиаловой кислоты.Это, в свою очередь, приводит к повышенному сиалилированию наружной мембраны N. meningitidis (). Как и ожидалось, штамм N. meningitidis , который не способен транспортировать лактат (Δ lctP ), сильно дефицитен по модификации внешней мембраны сиаловой кислотой и более восприимчив к опосредованному комплементом уничтожению 16 . Таким образом, для N. meningitidis катаболизм предпочтительного источника углерода in vivo связан с уникальной стратегией уклонения от иммунитета.

Молекулярная мимикрия Neisseria meningitidis

a Катаболизм глюкозы у N. meningitidis протекает по пути Энтнера-Дудорова, а катаболизм лактата напрямую связан с путем сиаловой кислоты

1. Обратите внимание на относительное количество стадий метаболизма от глюкозы до фосфоенолпирувата по сравнению с лактатом до фосфоенолпирувата.

b Сиалилированный липополисахарид (ЛПС) на поверхности N. meningitidis имитирует поверхность эукариотических клеток, предотвращая отложение молекулы комплемента С3.Инактивация гена лактатпермеазы lctP приводит к С3-опосредованному лизису клеток 16 .

Mycobacterium tuberculosis

M.tuberculosis , возбудитель туберкулеза, поражает миллионы людей во всем мире и представляет серьезную проблему для здоровья в нашем все более глобализированном обществе. При колонизации легких этот внутриклеточный респираторный патоген поглощается легочными макрофагами и затем манипулирует иммунным ответом хозяина, используя сложные механизмы, многие из которых до конца не изучены 18 .В конечном итоге манипуляции с клетками-хозяевами приводят к созданию ниши M. tuberculosis — гранулемы 19 — и хронической инфекции.

Было высказано предположение, что M.tuberculosis использует жирные кислоты в качестве источников углерода во время хронической инфекции. Доказательства, подтверждающие эту гипотезу, включают стимуляцию дыхания M. tuberculosis жирными кислотами 20 , выживание мутантов гликолитического фермента в мышиных моделях инфекции 21 и потребность в ферментах изоцитратлиазы (которые участвуют в глиоксилатном шунтировании) для внутриклеточного рост и вирулентность 22,23 .Примечательно, что лечение ингибитором изоцитрат-лиазы блокирует рост M.tuberculosis in vitro жирными кислотами, а также рост in vivo в мышиных макрофагах 22 , что позволяет предположить, что аналогичный подход может быть использован для разработки методов лечения туберкулеза человека. .

M.tuberculosis катаболизм углерода и вирулентность были связаны потоком ключевого промежуточного соединения жирных кислот внутри клетки 24 . При заражении М.tuberculosis секретирует поликетидные липиды, которые взаимодействуют с компонентами иммунной системы хозяина. Эти липиды необходимы для уклонения от иммунитета и патогенеза 25,26 и часто называются вирулентными липидами. Интересно, что катаболизм пропионата малой жирной кислоты M.tuberculosis приводит к более высокой продукции вирулентных липидов, чем наблюдается при росте на глюкозе или ацетате 24 . Было высказано предположение, что высокий внутриклеточный уровень метилмалонил-КоА, промежуточного звена в катаболизме пропионата и биосинтетического предшественника поликетидных липидов, опосредует этот фенотип.Модель диктует, что во время роста на жирных кислотах, таких как пропионат, внутриклеточные уровни метилмалонил-КоА увеличиваются, тем самым увеличивая доступный субстрат для биосинтеза поликетидных липидов. Следовательно, эти вирулентные липиды продуцируются на более высоких уровнях во время роста на жирных кислотах.

Совсем недавно сообщалось, что M. tuberculosis использует холестерин в качестве единственного источника углерода, и была идентифицирована транспортная система, которая важна для поглощения холестерина 27 .У мутанта M.tuberculosis с недостатком поглощения холестерина была нарушена репликация в макрофагах, активированных интерфероном-γ (IFN-γ), но не в покоящихся макрофагах, что свидетельствует о том, что метаболизм холестерина особенно необходим для роста во внутриклеточных условиях, ограничивающих питательные вещества. индуцированный IFN-γ (ВСТАВКА 2). Кроме того, было обнаружено, что M.tuberculosis совместно локализуется с областями макрофагов, активированных IFN-γ, с высоким содержанием холестерина. Примечательно, что окисление боковой цепи холестерина дает пропионат 28,29 , а меченый углерод в боковой цепи холестерина включается в молекулу М.туберкулез липиды вирулентности 27 . Эти захватывающие результаты обеспечивают прямую связь между M. tuberculosis in vivo углеродным катаболизмом и производством важных факторов уклонения от иммунного ответа (4).

Mycobacterium tuberculosis Катаболизм холестерина и производство факторов вирулентности

Недавно был опубликован предполагаемый путь катаболизма холестерина с соответствующими генными продуктами для почвенной бактерии Rhodococcus sp. штамм RHA1 (см.115). M. tuberculosis имеет гомологи почти для всех генов, участвующих в деградации холестерина 115 , некоторые из которых важны для внутриклеточного роста 116 . Однако окончательное использование холестерина в качестве единственного источника углерода и энергии было сообщено только недавно, и в этом исследовании использовалась радиоактивная маркировка для демонстрации различных судеб атомов углерода холестерина 27 . Меченый углерод боковой цепи (показан красным) был включен в вирулентный липид фтиоцеролдимикоцеросат 27 , предположительно путем превращения производного боковой цепи пропионил-КоА в метилмалонил-КоА, предшественника фтиоцеролдимикоцеросата и других липидов вирулентности . 24 .Последовательное окисление оставшейся боковой цепи дает ацетил-КоА и дополнительный фрагмент пропионил-КоА (не показано). И наоборот, помеченный кольцевой углерод (показан зеленым) высвобождается как CO 2 , что указывает на то, что этот углерод входит в цикл трикарбоновых кислот (TCA) и минерализуется 27 . Некоторые аспекты катаболизма холестерина M. tuberculosis остаются неясными, в том числе судьба продукта распада 9,17-диоксо-1,2,3,4,10,19-гексанорандростан-5-овой кислоты (DOHNAA) 115 и фрагменты пропионил-КоА, полученные посредством расщепления кольца и последовательной деградации боковой цепи.

Вставка 2 В эту игру могут играть двое: IFN-γ и истощение внутриклеточных питательных веществ

Иммуномодулирующее соединение интерферон-γ (IFN-γ) играет решающую роль в иммунной защите человека. Этот хемокин продуцируется множеством иммунных клеток в ответ на инвазию патогенов и является ключевым фактором, способствующим антимикробной активности макрофагов и других типов клеток 102 . Фактически, для внутриклеточных патогенов, таких как Mycobacterium tuberculosis и Listeria monocytogenes, in vivo контроль роста бактерий и выживания хозяина зависит от продукции IFN-γ 103-105 .

Вероятно, наиболее известной антимикробной активностью макрофагов, стимулированных IFN-γ, является продукция активных форм азота, таких как оксид азота. Однако эта активность не отвечает за все ингибирующие рост свойства клеток, стимулированных IFN-γ. Более двух десятилетий назад было обнаружено, что стимуляция фибробластов человека с помощью IFN-γ индуцирует внутриклеточную деградацию триптофана и одновременно подавляет рост внутриклеточного эукариотического паразита Toxoplasma gondii 106 .Механически стимуляция IFN-γ индуцирует продукцию индоламин-2,3-диоксигеназы 107 , фермента, расщепляющего триптофан до кинуренина и N -формилкинуренин 108 . Поскольку T. gondii является триптофановым ауксотрофом и должен удалять триптофан из хозяина во время инфекции 106,109 , индукция индоламин-2,3-диоксигеназы приводит к T. gondii триптофановому голоданию и подавлению роста. In vivo Триптофановое голодание наблюдалось для других патогенов, включая Rickettsia conorii 110 и стрептококки группы B 111 .Таким образом, клеточная стимуляция с помощью IFN-γ способствует лишению in vivo углеродного субстрата (триптофана) в качестве механизма контроля роста внутриклеточных патогенов.

Влияние IFN-γ на доступ к углеродным субстратам in vivo может выходить за рамки истощения запасов триптофана. Например, в покоящихся макрофагах M. tuberculosis находится в фагосомном компартменте с задержанным созреванием, который имеет доступ к эндосомальным компонентам, таким как гликосфинголипиды 112 , которые являются потенциальными источниками углерода in vivo .Однако стимуляция макрофагов IFN-γ способствует созреванию и аутофагии этого компартмента 113 , вероятно, ограничивая доступ к питательным веществам хозяина. В свою очередь, было высказано предположение, что IFN-γ-зависимые механизмы in vivo контроля питательных веществ, помимо деградации триптофана, действуют во время внутриклеточной инфекции 114 .

Тканевой тропизм

В первую очередь на основе работы Пастера 1 изначально предполагалось, что бактериальный тканевый тропизм зависит исключительно от условий питания в конкретных тканях хозяина.Конечно, это не так, и тканевая локализация и специфичность часто определяются выделенными адгезинами, такими как внешние придатки (пили и фимбрии) или белки наружной мембраны 30 . Молекулярные взаимодействия между внешними поверхностями бактерий и клеток-хозяев долгое время вызывали большой интерес; следовательно, большинство исследований тканевого тропизма были сосредоточены на взаимодействии между тканями хозяина и поверхностными компонентами бактерий. Однако, что, возможно, неудивительно, для некоторых бактериальных патогенов питательная среда в очаге инфекции также влияет на тропизм тканей.

Escherichia coli

Escherichia coli — широко распространенный микроорганизм. Комменсал желудочно-кишечного тракта человека, непатогенная E. coli , является рабочей лошадкой молекулярной биологии и модельной системой для микробных генетиков и физиологов. Напротив, его патогенные аналоги колонизируют множественные очаги инфекции, влекут за собой большие расходы на здравоохранение и могут привести к летальному исходу 31,32 . В целом, патогенные штаммы E. coli приобрели мобильные генетические элементы, которые несут новые детерминанты вирулентности, такие как новые токсины и адгезины 33 .Двумя хорошо известными примерами патогенной E. coli являются энтерогеморрагическая (EHEC) и уропатогенная E. coli (UPEC). EHEC, кишечный патоген, вызывающий тяжелую диарею, приобрел дурную славу в результате получивших широкую огласку вспышек болезней пищевого происхождения, связанных с зараженной говядиной и овощными продуктами. УПЭК является основной причиной неосложненных инфекций мочевыводящих путей 34 ; стоимость лечения этих инфекций у женщин в 1995 г. только в США оценивалась примерно в 1,5 миллиарда долларов 35 .Любопытно, что, хотя штаммы UPEC доброкачественно обитают в кишечнике, они колонизируют и вызывают заболевание вне кишечника, что является чертой вирулентности, которой не обладают штаммы EHEC.

Почему UPEC вызывает инфекции вне кишечника, а EHEC предположительно нет? Питательная среда хозяина может сыграть свою роль. Аминокислота d-серин присутствует в моче человека 36 в количествах, потенциально токсичных для E. coli 37 ; однако некоторые E.coli способны использовать d-серин в качестве источника углерода, азота и энергии. Сравнительный геномный анализ штаммов E. coli показал, что штаммы UPEC имеют гены, необходимые для катаболизма d-серина, но в EHEC они частично отсутствуют и заменены генами утилизации сахарозы 38 . Соответственно, катаболизм d-серина наблюдается у большинства клинических изолятов UPEC, но редко у изолятов EHEC 38 . Наконец, гены, необходимые для катаболизма d-серина, индуцируются во время роста человека с бессимптомной бактериурией in vivo E.coli штамм 39 , что позволяет предположить, что метаболизм d-серина важен при колонизации мочевыводящих путей и инфекции. Эти результаты предполагают, что EHEC не хватает метаболической способности к репликации и/или выживанию в моче человека, способности, которую сохранил UPEC, и именно эта метаболическая способность определяет патогенез в мочевыводящих путях. Кроме того, катаболизм сахарозы (вместо катаболизма d-серина) в вызывающих диарею изолятах E. coli 40 позволяет предположить, что этот метаболизм дает преимущество в кишечной среде роста.

Brucella abortus

Самопроизвольные аборты крупного рогатого скота, вызванные внутриклеточным патогеном Brucella abortus , представляют серьезную проблему для сельскохозяйственной отрасли. Хотя несколько промышленно развитых стран начали исторически успешные кампании вакцинации против B. abortus , эти инфекции по-прежнему представляют угрозу в развивающихся странах 41 . Архетипический зоонозный патоген, B. abortus , также может вызывать заболевания у людей, и в странах, где отсутствуют эффективные программы борьбы с болезнями животных, показатели B обычно выше.abortus инфекция 41,42 .

B. abortus Тропизм тканей при заражении крупного рогатого скота зависит от питания. Природный сахарный спирт эритрит является предпочтительным источником углерода для B. abortus 43 . Экстракты, полученные из измельченных тканей крупного рогатого скота, использовались в качестве питательной среды для in vitro B. abortus , и эксперименты с использованием этих сред показали, что росту B. abortus способствуют высокие уровни эритрита в тканях эмбриона крупного рогатого скота 44 .Кроме того, инъекция эритрита телятам усиливает экспериментальную инфекцию B. abortus 44 . Интересно, что экспрессия генов катаболизма эритрита у близкородственного человеческого патогена Brucella suis увеличивается во время внутриклеточного роста в макрофагах 45 , что свидетельствует о том, что катаболизм эритрита (или катаболизм структурных аналогов) может сохраняться во время инфицирования человека.

Специализация ниши и разделение ресурсов

Адаптация бактерий к росту in vivo хорошо документирована.Под специализацией ниши понимается способность организма занимать определенную среду, например приспособление некоторых бактерий к жизни во внутриклеточном компартменте. Разделение ресурсов предполагает, что виды бактерий, живущие в смешанном сообществе, могут избежать конкуренции, используя источник углерода, который не нравится другим членам сообщества. В этом разделе мы обсудим четыре примера специализации ниш и распределения ресурсов в организме человека: Legionella pneumophila и Listeria monocytogenes в макрофагах, Aggregatibacter actinomycetemcomitans в ротовой полости и E.coli в кишечнике.

Legionella pneumophila

Легионеллез, широко известный как болезнь легионеров, вызывается внутриклеточным патогеном L. pneumophila . Эта грамотрицательная бактерия встречается в водной среде, где она может быть интернализована и выживать при переваривании бактериоядными амебами 46 . L. pneumophila обитает во внутриклеточных компартментах амебы, и инфицированные амебы служат важным экологическим резервуаром для этой бактерии.После интернализации L. pneumophila проходит двухэтапный жизненный цикл, в ходе которого он размножается внутри (фаза репликации) и, в конечном итоге, убивает хозяина, возвращаясь в водную среду (фаза передачи) 46 . Каждая фаза имеет характерный профиль экспрессии генов, который контролируется условиями внутри клетки-хозяина.

При распылении и вдыхании L. pneumophila может достигать альвеол легких человека и интернализоваться макрофагами, в которых он проходит жизненный цикл, аналогичный наблюдаемому у амеб 46,47 .Обычно бактерии, содержащиеся в фагосоме, уничтожаются при слиянии фаголизосом; однако L. pneumophila выработала уникальные средства предотвращения разрушения за счет координации конструкции специализированного компартмента, полученного из эндоплазматического ретикулума хозяина. Этот отсек богат питательными веществами и стимулирует бактерии вступать в фазу репликации. Как только питательные вещества становятся лимитирующими для роста, L. pneumophila меняет свой профиль экспрессии генов и вступает в фазу передачи.

Что вызывает переключение с передачи на репликацию? L. pneumophila использует аминокислоты в качестве субстратов для роста углерода, и недавние исследования показывают, что доступность конкретной аминокислоты, треонина, может быть переключателем дифференцировки. Мутанты, неспособные приобретать треонин, могут выжить в макрофаге, но не могут дифференцироваться и не вступают в фазу репликации. Таким образом, треонин может служить как источником питания, так и сигналом дифференцировки при инфекции.Без приобретения треонина L. pneumophila не может размножаться, выходить из клетки и заражать другие клетки 48 . Терапия, нацеленная на этот путь, может помочь в лечении легионеллеза, болезни, которая ежегодно поражает до 18 000 человек в Соединенных Штатах. Неизвестно, почему именно треонин действует как переключатель дифференцировки, хотя предполагается, что L. pneumophila ощущает присутствие шести незаменимых аминокислот (треонин, аргинин, цистеин, метионин, серин и валин) перед вступлением в фазу репликации 48 .

Listeria monocytogenes

L. monocytogenes представляет собой грамположительную факультативную внутриклеточную бактерию, вызывающую листериоз у людей, вызываемый пищевым отравлением. Во время заражения человека-хозяина L. monocytogenes интернализуется фагоцитарными клетками-хозяевами, где он временно находится в фагоцитарных вакуолях. В норме фагоцитарная вакуоль сливается с лизосомой и убивает бактерию; однако при входе в фагоцитарную вакуоль л.monocytogenes продуцирует специфические факторы, которые позволяют ему покинуть вакуоль и проникнуть в цитоплазму. Этот побег контролируется глобальным регулятором вирулентности PrfA, который активируется при проникновении в цитозоль хозяина 49,50 . Оказавшись внутри цитоплазмы, бактерии подвергаются репликации и впоследствии используют актин хозяина для распространения на соседние клетки 51 .

В отличие от непатогенных видов Listeria , патогенные виды, такие как L. monocytogenes , используют глюкозофосфаты в качестве источников углерода 52 .Интересно, что транскрипция гена транспортера гексозофосфата ( hpt ) зависит от PrfA 53. Мутанты, лишенные Hpt, могут избежать фагоцитарной вакуоли, но у них недостаточно репликации в цитоплазме 53,54 . Используя субстрат, доступный в цитоплазме хозяина, и контролируя его потребление с помощью глобального регулятора вирулентности PrfA, L. monocytogenes эффективно связывает продукцию факторов вирулентности со специфическими катаболическими путями.

Находясь в цитоплазме хозяина, L. monocytogenes также должен очищать ряд аминокислот и витаминов, включая кофактор липоат. In vivo большая часть липоатов связана с белками хозяина и поэтому недоступна в свободном доступе. L. monocytogenes содержит две липоатные протеинлигазы, LplA1 и LplA2. Интересно, что LplA1 функционально специализируется на получении липоата из происходящих от хозяина липоиловых пептидов, которые присутствуют в низких концентрациях в цитоплазме хозяина, тогда как LplA2 поглощает свободный липоат 55 .Инактивация LplA1 значительно ослабляет L. monocytogenes внутриклеточный рост и вирулентность 56 , указывая на то, что для успешного патогенеза необходима способность очищать липоат непосредственно от белков-хозяев. Эти два примера демонстрируют, что L. monocytogenes претерпел множественные метаболические адаптации к жизни внутри клетки-хозяина, которые обеспечивают эффективную репликацию и распространение бактерии.

Aggregatibacter actinomycetemcomitans

Пародонтит и болезни сердца связаны с присутствием A.actinomycetemcomitans , грамотрицательная бактерия, которая встречается исключительно в ротовой полости млекопитающих 57-59 . В частности, A. actinomycetemcomitans обитает в десневой щели, области вокруг зуба, которая ограничена поверхностью зуба с одной стороны и эпителием, выстилающим десну, с другой, в сложном бактериальном консорциуме, который включает лактат-продуцирующие бактерии . Стрептококк видов. 60,61 . A. actinomycetemcomitans имеет относительно низкую скорость роста по сравнению со многими другими видами в ротовой полости, что может ограничивать его конкурентоспособность.Однако A. actinomycetemcomitans развил новый механизм распределения углеродных ресурсов, при котором лактат потребляется предпочтительно, а не сахара. Это предпочтение существует, несмотря на более высокую урожайность и более быстрое время удвоения с сахарами глюкозой и фруктозой. Было продемонстрировано, что добавление лактата к культурам A. actinomycetemcomitans быстро ингибирует транспорт и метаболизм глюкозы. Текущая модель состоит в том, что высокие внутриклеточные уровни пирувата в результате потребления лактата подавляют использование глюкозы; однако подробный механизм еще предстоит выяснить. 62 . Лактат вырабатывается в больших количествах в ротовой полости, в первую очередь Streptococcus spp., а A. actinomycetemcomitans потребляет лактат, продуцируемый Streptococcus spp. во время совместной культуры in vitro . Эти результаты показывают, что, используя лактат, A. actinomycetemcomitans избегает конкуренции с более быстро растущими видами в ротовой полости, что позволяет ему закрепиться в конкурентной среде ротовой полости человека ().

Разделение ресурсов бактериями полости рта

На рисунке показано микробное сообщество, населяющее десневую щель, то есть пространство между зубом и десной. Жидкость десневой борозды, по составу похожая на сыворотку, содержит миллимолярные концентрации глюкозы и лактата 117 и микромолярные концентрации других сахаров фосфотрансферазной системы (ФТС) 118 . Streptococcus видов (зеленые круги) в десневой щели быстро потребляют сахара (шестиугольники) и производят лактат (желтые квадраты).Несмотря на конститутивную экспрессию генов катаболизма сахара и лактата PTS, Aggregatibacter actinomycetemcomitans (синие палочки) преимущественно использует лактат 62 . Метаболизм лактата с помощью фермента лактатдегидрогеназы приводит к быстрому увеличению внутриклеточных уровней пирувата, что, как предполагается, ингибирует транспорт или метаболизм глюкозы с помощью A. actinomycetemcomitans через неизвестный посттранскрипционный механизм 62 .

Escherichia coli

Как распределяются ресурсы в кишечнике человека, разнообразной полимикробной среде, которая может поддерживать рост миллиардов бактерий 63 ? Для изучения кишечных патогенов, таких как EHEC, этот вопрос весьма актуален.После проглатывания потенциальным хозяином-человеком EHEC должен успешно колонизировать слизистую оболочку кишечника хозяина, чтобы вызвать заболевание. Однако было высказано предположение, что колонизация зависит от наличия открытой ниши (гипотеза питательной ниши 64,65 ). Поскольку толстая кишка содержит высокие уровни комменсала E. coli , инвазирующий EHEC должен либо напрямую конкурировать с комменсалом E. coli за углеродные субстраты, либо, в соответствии с гипотезой питательной ниши, использовать субстраты, которые не потребляются комменсальными штаммами. in vivo иерархия предпочтения углеродного субстрата была определена для комменсалов E. coli с использованием кишечной слизи мышей в качестве in vitro ростового субстрата 64 . Интересно, что при сравнении с предпочтением углеродного субстрата EHEC наблюдаются важные различия 66 , подтверждающие гипотезу о питательных нишах. Однако оба штамма E. coli претерпевают одновременный катаболизм во время роста со смешанными углеродными субстратами 64,66 , что позволяет предположить, что отдельной питательной ниши (то есть ниши, основанной на наличии одного углеродного субстрата) может не существовать.Ясно то, что предпочтение углерода является важным компонентом EHEC-опосредованного заболевания, и выяснение природы взаимодействий между комменсальной и патогенной E. coli может обеспечить новые терапевтические стратегии для специфического воздействия на патогенные штаммы.

Бактериальная коммуникация

В настоящее время общепризнано, что бактерии способны к внутривидовой коммуникации с использованием различных химических «языков» в процессе, называемом «чувством кворума». Растущее количество исследований бактериальной межклеточной коммуникации показывает, что производство специфических сигналов и реакция на них позволяют бактериальным популяциям координировать экспрессию своих генов и, следовательно, их групповое поведение.Сигналы кворума играют разнообразные экологические роли, выходя за пределы внутривидового уровня и участвуя в межвидовых 67,68 и даже междоменных коммуникациях 69,70 . Коллективная работа по бактериальной коммуникации на сегодняшний день предполагает, что бактерии участвуют в динамических «разговорах» со своими микробными соседями и эукариотическими хозяевами, которые тесно влияют на их физиологию. На производство сигналов бактериальными популяциями могут сильно влиять питательные вещества в среде роста, а для патогенных бактерий эта среда является хозяином.В этом разделе мы рассмотрим два хорошо изученных патогенных взаимодействия, в которых пересекаются межклеточные коммуникации, углеродный метаболизм и патогенез.

Agrobacterium tumefaciens

Грамотрицательная α-протеобактерия Agrobacterium tumefaciens использует замечательный механизм, вызывающий образование опухолей у растений. Эта почвенная бактерия, рекрутируемая фенольными соединениями и сахарами, высвобождаемыми из поврежденных тканей растений 71-73 , проникает в поврежденные растения и вызывает перенос ДНК в ядра растительных клеток посредством незаконной рекомбинации 74,75 .Перенесенная ДНК, называемая Т-ДНК, происходит от плазмид Ti (индуцирующих опухоль), которые несут A. tumefaciens . Перенос Т-ДНК из бактериальной клетки в растение-хозяин произвел революцию в молекулярной биологии растений и генной инженерии 76,77 . Считается, что в природе этот процесс дает большое преимущество для роста A. tumefaciens , поскольку Т-ДНК несет онкогенные гены, которые способствуют пролиферации растительных клеток 78 , а также гены, которые направляют растение на синтез опинов 79 .Опины представляют собой углеродные субстраты, которые катаболизируются агробактериями, но не большинством других бактерий 80,81 . Это явление было названо гипотезой «концепции взглядов», и таким образом A. tumefaciens индуцирует формирование экологической ниши, которая выбирает для собственного роста 82 .

Опины сами по себе выполняют двоякую задачу, выступая как в качестве субстратов для роста углерода, так и в качестве индукторов производства сигналов кворума A. tumefaciens .Подобно многим грамотрицательным бактериям, A. tumefaciens продуцирует коммуникационный сигнал ацил-гомосеринлактона (АГЛ), который используется для зависящей от плотности регуляции генов 83-85 . У A. tumefaciens передача сигналов AHL способствует конъюгальному переносу Ti плазмид в другие потенциально авирулентные клетки A. tumefaciens в окружающей среде 83 . Таким образом, происходящие от хозяина опины способствуют генетическому разнообразию среди штаммов A. tumefaciens , косвенно индуцируя конъюгативный перенос плазмиды Ti 86 .Недавно было продемонстрировано, что A. tumefaciens может переносить Т-ДНК на неповрежденные растения и вызывать продукцию опина растениями без образования опухолей 87 , что напоминает комменсальные отношения. Эта работа предполагает, что результаты взаимодействия Agrobacterium с хозяином могут быть более сложными, а образование опухоли является лишь одним из нескольких результатов. Еще неизвестно, как это неканцерогенное взаимодействие повлияет на перенос агробактериальных плазмид и генетическое разнообразие в ризосфере.

Pseudomonas aeruginosa

Наследственное заболевание кистозный фиброз (CF) является хорошо изученной моделью хронических бактериальных инфекций. Дыхательные пути без муковисцидоза, как правило, стерильны, но считается, что неадекватный транспорт ионов в сочетании с нарушением мукоцилиарного клиренса предрасполагает дыхательные пути при муковисцидозе к стойкой микробной колонизации 88 . Многочисленные виды бактерий обычно присутствуют в легком МВ 89 ; однако часто преобладает грамотрицательный условно-патогенный микроорганизм Pseudomonas aeruginosa .В легком при CF P. aeruginosa растет в обильной мокроте (слизи), где ее плотность может достигать 10 9 бактерий на мл мокроты 90,91 . Инфекции P. aeruginosa в легком при муковисцидозе очень устойчивы к противомикробному лечению и часто сохраняются на протяжении всей жизни человека.

P. aeruginosa производит ряд внеклеточных факторов, которые имеют решающее значение для колонизации и конкуренции с другими видами бактерий.Производство этих факторов регулируется несколькими коммуникационными сигналами между клетками, включая 2-гептил-3-гидрокси-4-хинолон, называемый сигналом Pseudomonas quinolone (PQS) 92,93 . Везикулы наружной мембраны, высвобождаемые P. aeruginosa , распространяют гидрофобный PQS и доставляют противомикробные хинолоновые соединения потенциальным конкурентам 94-96 . Интересно, что P. aeruginosa инициирует продукцию PQS при более низкой плотности клеток во время роста in vitro в мокроте МВ, чем в обычной лабораторной среде 97 .Следовательно, P. aeruginosa демонстрирует более высокую продукцию факторов вирулентности и антимикробных факторов при росте в мокроте муковисцидоза, чем при росте в нормальных лабораторных средах. Использование синтетической среды определенного состава для питательной модели мокроты при МВ продемонстрировало, что ароматические аминокислоты, присутствующие в мокроте при МВ, служат сигналами для модуляции P. aeruginosa производства PQS 98 . PQS и ароматические аминокислоты имеют общие биосинтетические предшественники, и предполагается, что высокие уровни ароматических аминокислот в мокроте при CF позволяют этим предшественникам ассимилироваться в PQS, тем самым увеличивая продукцию PQS в мокроте при CF (11).Таким образом, похоже, что повышенный приток метаболических промежуточных продуктов к PQS, опосредованный присутствием ароматических аминокислот в легких при МВ, может повышать вирулентность и конкурентоспособность P. aeruginosa в этой среде -98-. Эти результаты также свидетельствуют о том, что разработка терапевтических средств, снижающих уровень этих аминокислот в легких при муковисцидозе, может влиять на способность P. aeruginosa колонизировать и инициировать заболевание (12).

Межклеточные коммуникации, углеродный обмен и патогенез у Pseudomonas aeruginosa

a Упрощенный взгляд на судьбу хоризмата у P.палочка . Хорисмат, биосинтетический предшественник ароматических аминокислот тирозина (Tyr), фенилаланина (Phe) и триптофана (Trp), синтезируется из центральных метаболитов эритрозо-4-фосфата и фосфоенолпирувата. Синтез хоризмата является строго регулируемым процессом в Escherichia coli 119 , но может быть конститутивным в P. aeruginosa 120 . В дополнение к ароматическим аминокислотам хоризмат также является биосинтетическим предшественником 2-гептил-3-гидрокси-4-хинолона, межклеточного сигнала, уникального для P.aeruginosa (сигнал хинолона Pseudomonas ; PQS) 121 . b Модель воздействия ароксматических аминокислот на физиологию P. aeruginosa при муковисцидозе (МВ) легочной инфекции. Высокие уровни ароматических аминокислот присутствуют в мокроте при муковисцидозе 98 . P. aeruginosa поглощает эти аминокислоты для синтеза белка, тем самым направляя внутриклеточные пулы хоризматов на биосинтез PQS. PQS индуцирует выработку факторов вирулентности, включая сине-зеленый феназиновый пигмент пиоцианин 92,121 , цианистый водород (HCN) 121 и загруженные токсином мембранные везикулы (MVs) 94 (+Aro).Во втором сценарии истощение ароматических аминокислот в легких при муковисцидозе (потенциально из-за какого-то нового терапевтического средства) вынуждает P. aeruginosa использовать внутриклеточные пулы хоризматов для поддержки биосинтеза белка (-Aro). В свою очередь, производство PQS и регулируемых PQS факторов вирулентности снижается 98 .

Выводы и будущие направления

Каково будущее разработки противомикробных препаратов? Использование генетических, протеомных и биоинформационных методов в сероварах Salmonella enterica , Becker и др. .Недавно были выявлены генетические и метаболические избыточности, которые могут препятствовать усилиям по нацеливанию на метаболизм S. enterica 99 . Фактически, основываясь на своих данных, авторы пришли к выводу, что большинство антимикробных мишеней широкого спектра действия уже используются. Какими бы обескураживающими ни были эти результаты, вполне вероятно, что будущее разработки противомикробных препаратов связано с новыми антибиотиками узкого спектра действия и комбинированной терапией, особенно в свете широко распространенной генетической устойчивости ко многим соединениям широкого спектра действия.Понимая основную физиологию патогенов во время пребывания в организме человека, можно исследовать несколько новых путей разработки лекарств и методов лечения, включая нацеливание на специфические ферменты внутри бактериального вида (такие как ферменты изоцитратлиазы M. tuberculosis ), специфические манипулирование средой роста in vivo (например, направленное разрушение ароматических аминокислот в мокроте муковисцидоза) и модификация рациона хозяина (например, ограничение железа во время инфекции).Хотя это и не обсуждалось здесь подробно, растущий объем работ по динамике микробного сообщества в среде хозяина, такой как кишечник, также может привести к соответствующим диетическим модификациям и пробиотической профилактике и лечению. Независимо от используемого подхода, в будущем потребуются продуманные стратегии для предотвращения, лечения и лечения микробных инфекций.

Ясно, что существует интерес к пересмотру хозяина в качестве питательной среды. Это наиболее очевидно из возобновившегося интереса к изучению углеродного предпочтения внеклеточных и внутриклеточных патогенов.К сожалению, условия роста во многих местах заражения плохо определены, что затрудняет моделирование питания этих мест. Возможно, в результате этого предпочтительный источник углерода in vivo многих патогенов неизвестен. Это наблюдение вызывает тревогу, так как предполагает, что в целом мы до сих пор не понимаем основную физиологию бактериальных патогенов in vivo . Использование in vivo — релевантных субстратов для роста в исследованиях in vitro обеспечивает простой и универсальный метод изучения влияния питания на физиологию бактерий.Использование соответствующих питательных субстратов привело к значительным прорывам в изучении нескольких патогенов, включая UPEC (моча человека), P. aeruginosa (легочная слизь) и комменсальные и энтерогеморрагические штаммы E. coli (кишечная слизь). Эти исследования in vitro позволяют разрабатывать молекулярные модели, которые можно оценивать в более сложных системах in vivo . В конечном счете, понимание питательной среды инфекции даст важную информацию для понимания основы инфекции.

Моделирование пространственно-временной сложности взаимодействия патогенных бактерий и фага с температурно-зависимым переключением жизненного цикла

Уравнения модели

H (считаем \(H=1\) м) на типичном сельскохозяйственном поле. Здесь мы рассматриваем одномерную модель, в которой все абиотические и биотические компоненты зависят от времени t и вертикальной координаты ч .Биотический компонент модели состоит из 4 компартментов: бесфаговых бактерий ( S ), восприимчивых к заражению фагом, бактерий, инфицированных фагом в его лизогенном (\(I_1\)) и литическом (\(I_2\) ) состояний и свободных фагов ( P ). Общая плотность бактериальных популяций хозяина N определяется как \(N = S + I_1 + I_2\). Схематическая диаграмма, иллюстрирующая взаимодействие бактерий и фагов, аналогична схеме Egilmez и соавторов 16 . Взаимодействия местных видов описываются на основе классического подхода к моделированию 6,19 .2} -K N(t,h) P(t,h) — \mu P(t,h) + b \lambda _2 I_2(t,h). \end{выровнено} \end{выровнено}$$

(1)

В приведенной выше модели мы параметризуем рост восприимчивых бактерий с помощью стандартной функции логистического роста 6 , где \(\альфа\) — максимальная скорость роста на душу населения, а C — пропускная способность окружающей среды; мы предполагаем, что C ( h ) меняется с глубиной. Заражение S фагами P при низких температурах приводит к лизогении, которая описывается термином действия масс \(K_s S(t,h) P(t,h)\).Рост лизогенных бактерий \(I_1\) описывается логистической функцией, как и в случае S ; однако с другой максимальной скоростью роста \({\overline{\alpha}} (T)\), как подробно описано в следующем подразделе. При высоких температурах происходит переход от лизогенного к литическому циклу инфекции: это описывается термином \(\lambda _1 (T) I_1(t,h)\). Заражение фагом через литический цикл моделируется термином \(K_2 (T)S(t)P(t)\). Смертность инфицированных бактерий из-за лизиса моделируется \(\lambda _2 (T) I_2\).Лизис бактерии приводит к высвобождению b новых фагов, размер взрыва 6 . В уравнении для P , KN ( t ) P ( t ) обозначает потерю фага за счет связывания с любым типом бактерий (для простоты будем считать, что насыщения в привязка). Наконец, \(\mu P(t,h)\) — это естественная гибель или дезактивация фагов.

В соответствии с этой структурой вертикальное смещение фага и бактерии моделируется диффузионным членом (первый член в каждом уравнении), где \(D_b\) и \(D_P\) — коэффициенты диффузии бактерий и фага, соответственно.2}, \end{выровнено}$$

(2)

где \(D_h\) — коэффициент диффузии теплопередачи (подробнее см. в следующем разделе). Модели (1)–(2) должны быть снабжены соответствующими граничными условиями. Мы предполагаем, что модель имеет граничное условие нулевого потока для всех биотических компонентов (бактерий и фагов) при \(h=0\) и \(h=H\). Для температуры мы рассматриваем граничные условия Дирихле такие, что \(T(t,0)= T_s (t)\) и \(T(t,H)= T_H\), где \(T_s (t)\) равно температура поверхности и \(T_H\) — постоянная температура в более глубоких слоях почвы.\circ \text {C}\) описывает затухание роста с температурой T 16,20 .

В уравнении для \({\overline{\alpha }}(T)\) считаем, что при высокой температуре нормальное деление клеток \(I_1\) прекращается, так как в бактериях происходит переход в литическое состояние . В почве бактерии растут анаэробно или микроаэрофильно, и скорости роста B. pseudomallei в таких условиях еще предстоит изучить. Для простоты предполагается, что они такие же, как и в аэробных условиях.{-1}\) (в зависимости от 50-минутной задержки 13 ) и размер пакета \(b = 100\) в модели считаются постоянными 16 . Температурная зависимость \(\alpha (T)\), \({\overline{\alpha}}(T)\), \(K_1(T)\), \(K_2(T)\) и \( \lambda _1(T)\) показаны на рис. 2. Смертность фагов \(\mu\) высока вблизи поверхности из-за ультрафиолетового излучения, но роль ультрафиолетового излучения становится незначительной, начиная с глубины несколько сантиметров, потому что солнечный свет не может проникнуть в почву.{-1}\)). Соответствующие аналитические выражения для температурной зависимости имеют вид (3)–(5).

Несущая способность C бактерий зависит от глубины залегания почвы, согласно эмпирическим наблюдениям 21,22,23 . Это можно объяснить тем, что содержание гумуса, кислорода, азота и/или воды в почве в целом уменьшается с глубиной 24 . Мы используем комбинированный подход к параметризации C ( h ) на основе доступных эмпирических данных.Мы предполагаем, что в отсутствие фагов бактерии достигают численности, близкой к несущей способности на данной глубине. Во-первых, мы параметризуем зависимость общей бактериальной нагрузки от глубины рисовых почв Южной Азии, используя существующие данные 22 .2 )+C_0, \end{выровнено}$$

(6)

где \(C_\text {surf}\) дает максимальное количество бактерий у поверхности ( h ), B определяет, насколько быстро численность бактерий уменьшается с глубиной, \(C_0\) — фоновая плотность бактерий который учитывает тот факт, что бактерии могут выживать даже на больших глубинах (т.4\) \(\текст {ячейка/мл}\) . Легко видеть, что C ( h ) имеет максимум на поверхности и монотонно убывает с глубиной. Мы предполагаем, что на пропускную способность окружающей среды не влияют сезонные колебания.

Коэффициент \(D_h\) в уравнении распределения температуры можно оценить следующим образом. Как правило, \(D_h\) связано с \(\rho _s\), \(C_{\rho s}\) и \(k_s\), которые представляют собой объемную плотность, удельную теплоемкость и теплопроводность в почве соответственно. я.\circ \text{C}\). Начальное значение распределения температуры \(T_s(0)\) принимается линейным, но это предположение не влияет на многолетнюю динамику температуры.

Рисовые поля, на которых мы моделируем взаимодействие бактерий и фагов, представляют собой затопляемые земли, где почва состоит либо из грязи, либо из мутной воды. Многие факторы могут влиять на вертикальное распространение бактерий и фагов в такой почве. Например, дождевая вода может переносить бактерии и фаги вверх или вниз в почве, что можно математически смоделировать, добавив термин адвекции; однако для простоты мы игнорируем такие эффекты в этой статье.{-1}\), из-за сильного внешнего воздействия на систему температурой (подробности см. в разделе «Результаты»).

В нашем численном моделировании мы используем как явные, так и неявные численные схемы. Мы берем размер пространственного шага 0,1 см, чтобы получить правильное разрешение. Мы отдельно вычисляем уравнение теплопроводности для определения T ( t ) с меньшим временным разрешением, а затем применяем полученную температуру для моделирования взаимодействия бактерий и фагов с большим временным разрешением (например, \(\Delta t \cong 7 \times 10^{-5}\) день).Мы вычисляем средние плотности видов (как с точки зрения пространственного, так и временного усреднения), используя числовую правую сумму Римана. Точность нашего численного моделирования была проверена путем уменьшения шага по времени и пространству и сравнения полученных результатов. Для параметризации модели мы используем суточный и сезонный ход температур (за период 2013–2016 гг.) в провинциях Накхонпханом и Са Кео в Таиланде (http://www.worldweatheronline.com). Единицей плотности бактерий и фагов являются клетки/мл.Сводка параметров модели, а также их значения представлены в таблице 1.

Изучение патогенов и их жизненных циклов на благо общества | Новости Массачусетского технологического института

Десмонд Эдвардс был маленьким ребенком, когда впервые узнал о брюшном тифе. К счастью, у него не было болезни. Он смотрел карикатурное объявление о здравоохранении. Мультфильм, созданный Панамериканской организацией здравоохранения, был разработан, чтобы рассказать людям в его родной стране Ямайке о важности иммунизации от таких болезней, как брюшной тиф.Тифозный персонаж мультфильма был настолько неприятным, что ему снились кошмары.

В детстве Эдвардс посещал больницы достаточно часто. Но его собственная борьба с инфекцией и болезнями, а также эти карикатурные кошмары о брюшном тифе стали источником вдохновения для продолжения карьеры в области изучения болезней человека. В возрасте 6 лет Эдвардс проводил импровизированные эксперименты с пищевой содой в переделанных контейнерах с блестками на своей кухне. Сегодня он старший в Массачусетском технологическом институте, специализирующийся на биологии и биологической инженерии, благодаря команде преданных наставников и ненасытному любопытству о том, как работает человеческое тело — или, точнее, как болезни мешают ему работать.

В поисках пути к исследованиям

Эдвардс знал, что хочет заниматься исследованиями, но говорит, что предполагал, что этим занимались после того, как получили степень. Представьте себе его удивление, когда он прибыл в Массачусетский технологический институт в 2018 году и встретил однокурсников, которые не только проводили исследования, но и уже имели публикации. Понимая, что он может получить толчок в своей карьере, он искал возможности для исследований и записался на курс биологии 7.102 (Введение в методы молекулярной биологии) на первый год самостоятельной деятельности.Класс был специально ориентирован на первокурсников, таких как он, без опыта работы в лаборатории.

«Это был отличный первый взгляд на то, как проводятся исследования, — говорит Эдвардс о классе. Студенты взяли пробы воды из реки Чарльз и должны были определить штаммы бактерий, обнаруженные в этих пробах, с использованием различных биологических методов. Они посмотрели на бактерии под микроскопом. Они изучили, как образцы метаболизируют различные источники углерода, и определили, могут ли они быть окрашены разными красителями.Им даже пришлось опробовать базовое генетическое секвенирование. «Мы знали, с чего начинаем. И мы знали конечную цель», — говорит Эдвардс. Промежуточный был до них.

Класс 7.102 ведет Мандана Сасанфар, преподаватель биологии и директор департамента по разнообразию и научным исследованиям. Для Сасанфара этот класс также является возможностью найти лабораторию для студентов. В случае с Эдвардсом она буквально привела его в лабораторию ассистента профессора Бекки Ламасон, а однажды вечером пошла с ним на встречу с постдоком Джоном Макгинном, чтобы поговорить о лаборатории и возможностях.После того, как Эдвардс выразил интерес к Ламасону, она ответила в течение 30 минут. Макгинн даже ответил на любые затянувшиеся вопросы.

«Думаю, именно это довело его до предела, — говорит он о своем решении занять должность в лаборатории Ламасона. «Я видел, что они заинтересованы не только в том, чтобы я помогал им в исследованиях, но и в моем личном развитии».

По краям ячеек и дисциплин

Лаборатория Ламасона исследует жизненный цикл двух разных патогенов, пытаясь понять, как бактерии перемещаются между клетками.Эдвардс сосредоточился на Rickettsia parkeri , переносимом клещами патогене, вызывающем пятнистую лихорадку. Этот тип Rickettsia — это то, что биологи называют облигатным внутриклеточным патогеном, что означает, что он находится внутри клеток и может выжить только в организме хозяина. «Мне нравится называть это прославленным вирусом», — шутит Эдвардс.

Эдвардс взволнован, описывая различные способы, которыми R. parkeri может перехитрить своего зараженного хозяина. Он эволюционировал, чтобы избежать фагосомы клетки, небольшого жидкого мешочка, который формируется из клеточной мембраны и поглощает организмы, такие как бактерии, которые представляют угрозу.Как только он проходит через фагосому и входит в клетку, он захватывает клеточный механизм, как вирус. На этом этапе жизненного цикла бактерия обычно реплицируется так много раз, что инфицированная клетка лопается, и патоген широко распространяется. R. parkeri , тем не менее, также может распространяться на неинфицированные клетки непосредственно через мембрану, где соприкасаются две клетки. Не вызывая разрыва клетки, бактерия может распространяться, не предупреждая хозяина о своем присутствии.

«С точки зрения болезни это чрезвычайно интересно, — говорит Эдвардс.«Если вы не выходите из клетки и вас не обнаруживают, вы не видите антител. Вы не видите иммунных клеток. Очень сложно получить такой стандартный иммунный ответ».

Во время работы в лаборатории Эдвардс работал над различными проектами, связанными с Rickettsia , включая разработку генетических инструментов для изучения патогена и изучения потенциальных генов, которые могут быть важны в его жизненном цикле. Его проекты находятся на стыке биологии и биологической инженерии.

«Я как бы живу между этими пространствами, — объясняет Эдвардс.«Мне чрезвычайно интересно понять механизмы, лежащие в основе всей биологии. Но я хочу не только понять эти системы. Я также хочу разрабатывать их и применять так, чтобы это было полезно для общества».

Наука для общества

В прошлом году Эдвардс получил премию Уайтхеда от факультета биологии, отметив студентов с «выдающимися перспективами карьеры в области биологических исследований». Но его внеучебная деятельность была больше обусловлена ​​его желанием применять науку для получения ощутимых социальных благ.

«Как вы берете науку, которую вы сделали в лаборатории, в различных исследовательских контекстах, и переводите ее таким образом, чтобы общественность действительно получила от нее пользу?» он спросил.

Научное образование особенно важно для Эдвардса, учитывая те возможности, которые он получил, чтобы поступить в Массачусетский технологический институт. Будучи старшеклассником, Эдвардс участвовал в инициативе Карибского научного фонда под названием «Студенческая программа инноваций в науке и технике». SPISE, как известно, предназначен для поощрения и поддержки карибских студентов, заинтересованных в карьере в областях STEM.Программа создана по образцу программы Minority Introduction to Engineering and Science (MITES) Массачусетского технологического института. Кардинал Вард, профессор электротехники, сам родом из Карибского региона и является директором факультета как в MITES, так и в SPISE.

«Этот опыт не только немного открыл мне глаза на то, что было доступно, что было в сфере возможностей, но и помог мне попасть в Массачусетский технологический институт», — говорит Эдвардс о SPISE. Например, программа помогла ему с поступлением в колледж и помогла ему пройти стажировку в биотехнологической компании, когда он впервые переехал в Соединенные Штаты.

«Если образование дает сбои, то вы не пополняете область науки», — рассуждает Эдвардс. «Вы не взволноваете молодое поколение, и публике будет все равно».

Эдвардс также взял на себя руководящую роль в группе биотехнологии Массачусетского технологического института, студенческой группе на территории кампуса, предназначенной для установления связей между сообществом Массачусетского технологического института и лидерами мнений в промышленности, бизнесе и научных кругах. Для Эдвардса биотехнологическая и фармацевтическая промышленность играют важную роль в лечении болезней, и он знал, что хочет присоединиться к группе еще до того, как поступил в Массачусетский технологический институт.В 2019 году он стал содиректором отраслевой инициативы Biotech Group, программы, направленной на подготовку участников к карьере в отрасли. В 2020 году он стал президентом бакалавриата, а в этом году стал сопрезидентом всей организации. Эдвардс с гордостью говорит о том, чего добилась Biotech Group за время своего пребывания в исполнительном совете, подчеркнув, что в этом году у них не только самая большая когорта за всю историю, но и впервые в группе большинство студентов.

Каким-то образом в промежутках между исследовательской и просветительской работой Эдвардс находит время для изучения французского языка, игры за команду по квиддичу и, среди прочего, работы в качестве сопредседателя совета студентов 20-го курса.Это умение балансировать, которое Эдвардс освоил за время работы в Массачусетском технологическом институте благодаря своему искреннему волнению и интересу ко всему, что он делает.

«Мне не нравится ничего не понимать», — шутит он. «Это относится к науке, но также распространяется и на людей».

Обнаружение и количественная оценка патогенных бактерий и грибов с помощью полимеразной цепной реакции в реальном времени с помощью циклического зонда у пациентов с язвой роговицы | Роговица | JAMA Офтальмология

Объектив Для выявления и количественного определения возбудителей у пациентов с язвой роговицы с помощью полимеразной цепной реакции (ПЦР) в реальном времени с помощью циклического зонда.

Дизайн Клинико-лабораторное исследование 40 глаз 40 больных с диагнозом язва роговицы. Для выявления возбудителя использовали два метода: бактериальный посев и ПЦР в реальном времени с использованием соскобов роговицы пациента. Зонды и праймеры для ПЦР в реальном времени были разработаны так, чтобы быть патоген-специфичными для одновременного обнаружения видов Staphylococcus aureus, Staphylococcus pneumoniae, Pseudomonas aeruginosa, метициллин-резистентных видов S. aureus , видов Candida и видов Fusarium .Результаты обоих методов оценивались и сравнивались.

Результаты Из 40 глаз в 20 были обнаружены одни и те же патогены, обнаруженные обоими методами, и это были S aureus (3 глаза; среднее значение [SE], 3,8 [1,3] × 10  копий/образец), S. pneumoniae (5 глаза; среднее значение [SE], 5,6 [5,1] × 10 3 копий/образец), P aeruginosa (8 глаз; 5,1 [4,0] × 10 3 копий/образец), метициллин-резистентный S aureus (1 глаз; 1.0 × 10 копий/образец) и 91 131 вид Candida 91 132 (3 глаза; среднее значение [SE], 8,8 [4,9] × 10 копий/образец). Шесть глаз показали отрицательные результаты по обоим методам. Результаты обоих методов разошлись в 14 глазах; в частности, 11 имели положительные результаты только ПЦР, 2 имели положительные результаты только посевов и 1 глаз имел положительные результаты для различных патогенов.

Выводы ПЦР в реальном времени позволяет одновременно обнаруживать и количественно определять бактериальные и грибковые патогены у пациентов с язвой роговицы.ПЦР в реальном времени может быть быстрым диагностическим инструментом и полезным в качестве дополнения для идентификации потенциальных патогенов.

Язва роговицы

, включая бактериальный кератит, грибковый кератит и кератит Acanthamoeba , может вызвать помутнение роговицы, ухудшение остроты зрения или даже привести к некоторым пожизненным осложнениям. Бактериальный посев и исследование мазка с использованием соскоба с роговицы является общепринятым методом выявления возбудителей язвы роговицы. Однако бактериальный посев занимает много времени, а результаты исследования мазка зависят от квалификации лаборанта.Поэтому очень желателен быстрый и точный метод диагностики.

В последние годы полимеразная цепная реакция (ПЦР) широко используется для клинического обнаружения бактерий 1 -6 и вирус-специфических 7 -10 , а также различных технологий 11 -18 . разработан для ПЦР-анализа. Мультиплексная ПЦР 11 с несколькими праймерами и ПЦР в реальном времени с линейным зондом, 12 структурированный зонд, 13 или циклический зонд 14 -18 (Cycleave PCR; Takara Bio Inc, Shiga, Japan) являются такими Примеры.

Cycleave PCR использует химерный зонд ДНК-РНК-ДНК с длиной цепи от 10 до 14 оснований (рис.). 14 -18 Когда зонд гибридизуется с комплементарной ему ДНК-мишенью, РНКаза H расщепляет зонд по РНК-сцеплению, что обеспечивает испускание сильной флуоресценции. Измеряя интенсивность испускаемой флуоресценции, можно измерить количество амплифицированного продукта (рисунок). По сравнению с линейным зондом или структурированным зондом с более длинными зондами Cycleave PCR обладает высокой специфичностью благодаря своему циклическому зонду. 14 -18

Помимо ПЦР в реальном времени, секвенатор ДНК является еще одним методом обнаружения возбудителей. 19 ,20 Однако этот метод трудоемок и сложен и, следовательно, менее эффективен, чем ПЦР в реальном времени.

Несмотря на растущую популярность, ПЦР имеет много ограничений, и точное определение возбудителей язв роговицы с помощью ПЦР по-прежнему остается сложной задачей. 5 ,6 Хотя ПЦР в реальном времени 12 -18 обычно недоступна для большинства офтальмологов, этот метод может быть полезен для идентификации возбудителей.Полезность количества копий ДНК в ПЦР в реальном времени позволяет клиницистам исследовать, как количество копий ДНК менялось в ходе клинического течения. Это также помогает отличить глазную флору от возбудителей. Таким образом, адекватное лечение язв роговицы может быть достигнуто в кратчайшие сроки. Ранее нам удалось с помощью ПЦР в реальном времени выявить вирус простого герпеса у пациентов с герпетическим кератитом. 8 -10 Однако, насколько нам известно, ПЦР в реальном времени не применялась для диагностики бактериального и грибкового кератита.Поэтому мы использовали 2 метода, микробную культуру и ПЦР Cycleave, для обнаружения и количественного определения возбудителей бактериальных и грибковых язв. Мы оценили и сравнили эффективность обоих методов и стремились определить клинический потенциал ПЦР Cycleave в качестве диагностического инструмента для язвы роговицы.

Субъекты и сбор образцов

Мы обследовали 40 глаз 40 пациентов (средний возраст 51 год).6 лет; диапазон, 16-89 лет), у которых была диагностирована язва роговицы в период с ноября 2006 г. по январь 2009 г. Все пациенты, кроме 1 (случай 10), были предварительно пролечены антибиотиками до поступления в нашу клинику Университетской больницы Кинки. Это исследование придерживалось принципов Хельсинкской декларации. Все пациенты согласились на участие в этом исследовании, и было получено информированное согласие.

Субъекты находились под местной анестезией глазными каплями с оксибупрокаином, 0,4%, и перед отбором проб надевали глазное зеркало.У каждого пациента было взято два образца для посева, исследования мазка и ПЦР в реальном времени путем соскоба с роговицы. Были приняты все стерильные меры предосторожности, чтобы избежать загрязнения во время отбора проб. 6 Лезвие из нержавеющей стали (одноразовый скальпель № 15; Feather Safety Razor Co LTD, Гифу, Япония) использовали для соскабливания пораженного участка. Один из образцов переносили на питательную среду и предметное стекло ватным тампоном. Мазок на предметном стекле исследовали методом окрашивания по Граму в отделении бактериологического исследования Университетской больницы Кинки.

Бактериальная и грибковая культура

Образцы культивировали на среде с кровяным агаром (Nissui Pharmaceutical Co Ltd, Токио, Япония), шоколадно-агаровой среде (Biomerieux, Япония, Токио) или глюкозо-агаровой среде с бромтимоловым синим (Biomerieux, Япония). При подозрении на грибковые виды, включая вид Candida и вид Fusarium , использовали среду EX Candida (Nissui Pharmaceutical Co, Ltd) и агар Сабуро соответственно.

Другой соскоб с роговицы для ПЦР в реальном времени помещали в стерильную микроцентрифужную пробирку, содержащую 500 мкл физиологического раствора. ДНК экстрагировали из образца соскоба с роговицы с использованием EXTARGEN2 (Tosoh, Tokyo) в соответствии с протоколом производителя. Вкратце, мы сначала добавили 100 мкл реагента и 2 мкл детергента для соосаждения ДНК в пробирку, и смесь встряхивали в течение 5 секунд. Затем добавляли 500 мкл денатурирующего протеина детергента, содержащего 60 % (объемное отношение к объему) изопропанола, и раствор снова встряхивали в течение 10 секунд с последующим 3-минутным центрифугированием при скорости 6000 ×  г .После удаления супернатанта осадок добавляли к 200 мкл 40% (объемное отношение к объему) изопропанола, встряхивали и центрифугировали, как описано ранее. Затем его добавляли к 500 мкл 70% этанола, встряхивали и снова центрифугировали. Наконец, после добавления воды, свободной от ДНКазы и РНКазы, к собранному осадку ДНК был приготовлен образец ДНК. С этим набором выделение ДНК было завершено примерно за 20 минут.

Праймеры и зонды, использованные для ПЦР Cycleave в этом исследовании, были разработаны для одновременного обнаружения следующих 6 патогенов: Staphylococcus aureus, Streptococcus pneumoniae, Pseudomonas aeruginosa, метициллин-резистентных S aureus , Candida видов и Fusar 1 виды (табл. 1).Выбранные целевые гены для конкретных патогенов были CAP5G (Genebank U81973) и CAP8G (GeneBank U73374) для S Aureus , 21 Lyta (Takara Bio Inc) для S Pneumoniae, Gyrb (GeneBank EF064840.1) для p aeruginosa , 22 MECA (GeneBank X52593) для метициллина-устойчивых S Aureus , 2 , 24 ITS2 (GeneBank AB032174) для Candida , 25 и EF1-альфа (GeneBank DQ247583) для вида Fusarium . 26 Все зонды были помечены репортерным красителем 6-карбоксифлуоресина на 5′-конце и красителем Eclipse Quencher (Epoch Biosciences, Bothell, Washington) на 3′-конце. Мы купили праймеры и зонд для S pneumoniae у Takara Bio Inc. Однако компания официально не опубликовала последовательность этих праймеров и зонда.

В ПЦР в реальном времени использовали реакционную смесь 2 × Cycleave PCR (Takara Bio Inc). Реакционная смесь содержала 20 мкл PCR Master Mix (Takara Bio Inc), 20 мкМ праймера, 5 мкМ зонда и 5 мкл образца ДНК.Конечный объем реакционной смеси доводили до 25 мкл. ПЦР-анализ проводили на детекторе последовательностей ABI PRISM 7000 (Applied Biosystems, Фостер-Сити, Калифорния). Условия циклирования: 10 секунд при 95°С, затем 40 циклов по 10 секунд при 95°С, 10 секунд при 55°С и 31 секунда при 72°С. Анализ ПЦР был завершен примерно через 2 часа.

Чувствительность к 6 целевым патогенам была проанализирована с использованием исходных культур из нашей лаборатории. Стандартную кривую порогового цикла со значениями, полученными с помощью положительных контролей, строили с установленным линейным диапазоном от 1.от 0 × 10 до 1,0 × 10 копий на 25 мкл реакционной пробирки (таблица 2). Количественную оценку серийно разбавленного образца ДНК проводили с помощью программного обеспечения ABI PRISM Sequence Detector версии 1.0 (Applied Biosystems).

Сравнение результатов посева и ПЦР в реальном времени

Результаты посева через 48 часов сравнивали с обнаруженными патогенами и числом копий ДНК, полученным с помощью ПЦР в реальном времени.

Обнаружение возбудителя с помощью посева и ПЦР в реальном времени

Из 40 глаз ПЦР и посев Cycleave показали положительные результаты в 32 глазах (80,0%) и 23 глазах (57,5%), соответственно (таблицы 3, 4 и 5). Результаты обоих методов совпали на 26 глазах (20 глаз с соответствующими патогенами и 6 глаз с отрицательными результатами) (таблицы 3 и 4) и разошлись на 14 глазах (11 глаз, только положительные результаты ПЦР; 2 глаза, только положительные результаты посева; и 1 глаз, положительные результаты для разных возбудителей) (табл. 5).В 2 глазах, которые имели только положительные результаты посева (случаи 22 и 23) (таблица 5), обнаруженные патогены ( Staphylococcus warneri и Corynebacterium ) не могли быть обнаружены с помощью ПЦР в реальном времени, поскольку они не были включены в 6 целевых патогенов, разработанных для патоген-специфических зондов и праймеров в этом исследовании ПЦР.

Среди подходящих патогенов в этих 20 глазах P. aeruginosa был наиболее частым патогеном (8 глаз; среднее значение [SE], 5.1 [4,0] × 10 3 копий/образец) и затем S pneumoniae (5 глаз; среднее значение [SE], 5,6 [5,1] × 10 3 копий/образец), Candida вида (3 глаза; среднее [SE], 8,8 [4,9] × 10 3 копий/образец), S aureus (3 глаза; среднее значение [SE], 3,8 [1,3] × 10 1 копий/образец) и метициллин -устойчивый S aureus (1 глаз; 1,0 × 10 2 копий/образец) (табл. 4).

Из 40 глаз результаты исследования мазка были положительными в 8 глазах (20.0%) (табл. 4 и 5). Этот показатель был низким по сравнению с другими отчетами, 5 ,27 , потому что мы погружали тампон в культуральную среду и наносили его на предметное стекло для исследования мазка.

Чувствительность и специфичность ПЦР в реальном времени для 6 патогенов

Путем сравнения чувствительности и специфичности ПЦР в реальном времени с бактериальными и грибковыми культурами была определена относительная чувствительность и специфичность 5 ПЦР в реальном времени для 6 целевых патогенов.Чувствительность 100% была достигнута для 5 возбудителей из 6, а относительная специфичность колебалась от 89,7% до 100% (таблица 6).

Текущие результаты, полученные культуральным методом и ПЦР в реальном времени, совпали в 26 (65,0%) из 40 глаз. Из них в 20 глазах были обнаружены соответствующие патогены (таблица 4), а в остальных 6 глазах оба метода показали отрицательные результаты (таблица 3).

Точная идентификация возбудителей необходима для лучшего лечения язвы роговицы.Национальный эпиднадзор 27 инфекционного кератита в Японии сообщил, что 90% случаев инфекционного кератита вызваны бактериями и 10% грибами или Acanthamoeba . Приблизительно 50% бактериальных патогенов составляют грамположительные кокки, такие как часто встречающиеся S aureus, Staphylococcus epidermidis, и Streptococcus , тогда как P. aeruginosa является наиболее распространенным возбудителем среди грамотрицательных палочек, включая Moraxella. вида, вид Acinetobacter, вида и ряд других бактерий. 27 Кроме того, Центры по контролю и профилактике заболеваний США выпустили предупреждение об увеличении числа случаев Fusarium кератита. 28 Число патогенов и грибков с множественной лекарственной устойчивостью также увеличивается из-за неправильного использования антибиотиков и стероидов. 28 Основываясь на результатах наблюдения, мы разработали ПЦР в реальном времени в этом исследовании для 6 патогенов, которые обычно выявляются в клинической офтальмологии, и одновременное обнаружение и количественная оценка которых были достигнуты в течение 2 часов.

В нашем исследовании P aeruginosa был наиболее часто выявляемым патогеном, а S aureus был вторым. Эти результаты немного отличались от результатов других исследований. 5 ,27 Мы думаем, что это связано с тем, что почти все наши пациенты были направлены из других клиник, и многие пациенты уже лечились некоторыми антибиотиками, когда они поступали в нашу больницу.

В то время как возбудитель в 1 из 3 случаев с противоречивыми данными (случаи 21–23) (таблица 5) считался Acanthamoeba (случай 21) (таблица 5), в двух других случаях (случаи 22–23) вылечены множественной лекарственной терапией, а возбудитель не может быть подтвержден.В 11 случаях были получены только положительные результаты ПЦР (2 грибковых и 9 бактериальных возбудителей) (табл. 5). Хотя ПЦР имеет высокий риск ложноположительного результата, 5 ,6 мы фактически лечили пациентов с положительными результатами ПЦР только в соответствии с их результатами ПЦР в реальном времени, и все результаты лечения были удовлетворительными. Это может продемонстрировать лучшую чувствительность обнаружения в анализе ПЦР. Vengayil и коллеги 6 сравнили результаты ПЦР и обычных микробиологических методов (мазок по Граму, посев и влажный препарат с гидроксидом калия).Они пришли к выводу, что ПЦР более эффективна и чувствительна, чем обычные микробиологические методы диагностики грибкового кератита. Наши текущие результаты двух случаев с положительным результатом ПЦР на грибковый возбудитель только согласуются с их выводами. В случае пациентов, предварительно получавших терапию антибиотиками, такими как хинолон, обычная культура с большей вероятностью даст ложноотрицательные результаты, тогда как ПЦР в реальном времени все еще может показать положительный результат. Однако высокая чувствительность ПЦР в реальном времени может привести к ложноположительным результатам.Это может быть вызвано лабораторным загрязнением реагентами и внутрипробным загрязнением. 6 В заключение, не только результаты посева, но и клинические симптомы, результаты ПЦР и результаты обычного мазка должны быть тщательно рассмотрены для точного определения возбудителя. ПЦР в реальном времени может быть быстрым диагностическим инструментом и полезным в качестве дополнения для идентификации потенциальных патогенов. 6

ПЦР в реальном времени показал высокую чувствительность (за исключением видов Fusarium ) и специфичность (89.7%-100%) для 6 целевых патогенов по сравнению с культуральным методом золотого стандарта (таблица 6). Предыдущее исследование ПЦР с использованием структурированного зонда показало чувствительность 96,2% и специфичность 93,2% для S pneumoniae , 13 , и наши результаты для S pneumoniae (100% и 89,7%) (таблица 6) были сопоставимы. с предыдущими результатами. Kim и коллеги 5 сообщили, что ПЦР более чувствительна к грибковым, чем к бактериальным патогенам. Поскольку в этом исследовании у нас было небольшое количество грибковых случаев, будущее исследование с большим количеством бактериальных и грибковых случаев может лучше подтвердить осуществимость анализа ПЦР в реальном времени.

В заключение, хотя число участников, включенных в это исследование, было ограниченным, особенно с грибковыми язвами, мы продемонстрировали, что ПЦР в реальном времени может точно и одновременно быстро выявлять бактериальные и грибковые патогены. На этот раз мы нацелились на 6 патогенов. Если продолжительность тестирования для выбранных целевых патогенов примерно одинакова, мы подозреваем, что теоретически возможно одновременное обнаружение многих бактериальных и грибковых патогенов за один цикл.В будущем представляет интерес применение ПЦР в реальном времени к большему количеству патогенов. Мы уже разработали систему ПЦР в реальном времени для видов Acanthamoeba и видов Aspergillus . С помощью ПЦР в реальном времени можно разработать диагностический набор для выявления специфических патогенов в загруженной офтальмологической клинической практике.

Адрес для переписки: Широ Хигаки, доктор медицинских наук, кафедра офтальмологии, Медицинский факультет Университета Кинки, 377-2 Оно-Хигаси, Осака-Саяма 589-8511, Япония ([email protected]).

Подано для публикации: 18 июня 2009 г .; окончательная редакция получена 25 августа 2009 г.; принято 4 сентября 2009 г.

Раскрытие финансовой информации: Не сообщалось.

Дополнительные взносы: Маюми Мизуно оказала техническую помощь.

1.Шаберайтер-Гюртнер CМака Каминский SRölleke Слубиц ВБарисани-Азенбауэр T Исследование анаэробного микробного сообщества, связанного с язвой роговицы, с помощью денатурирующего электрофореза в градиентном геле и анализа последовательности 16S рДНК. Diagn Microbiol Infect Dis 2002; 43 (3) 193- 199PubMedGoogle ScholarCrossref 2. Рудольф Т.Велиндер-Олссон КЛинд-Брандберг Л.Стеневи ПЦР-анализ U 16S рДНК инфекционного кератита: серия случаев. Acta Ophthalmol Scand 2004; 82 (4) 463- 467PubMedGoogle ScholarCrossref 3.Kumar Мишра М.М. Н.К.Шукла PK Чувствительная и быстрая диагностика микотического кератита на основе полимеразной цепной реакции посредством одноцепочечного конформационного полиморфизма.  Am J Ophthalmol 2005;140 (5) 851- 857PubMedGoogle ScholarCrossref 4.Gaudio П.А.Гопинатан СШАангван В.Хьюз Обнаружение грибков в инфицированных роговицах на основе полимеразной цепной реакции TE. BrJ Офтальмол 2002;86 (7) 755– 760PubMedGoogle ScholarCrossref 5.Kim Эчидамбарам JDSринивасан М и другие. Перспективное сравнение микробной культуры и полимеразной цепной реакции в диагностике язвы роговицы.  Am J Ophthalmol 2008;146 (5) 714– 723, 723, e1PubMedGoogle ScholarCrossref 6.Vengayil СПанда ASatpathy грамм и другие. Диагностика микотического кератита с помощью полимеразной цепной реакции: проспективная оценка ее эффективности и ограничений.  Invest Ophthalmol Vis Sci 2009;50 (1) 152- 156PubMedGoogle ScholarCrossref 7.Kaufman HEAzcuy А.М.Варнелл ЭДШлуп Г.Д. Томпсон HWHill ДНК JM HSV-1 в слезах и слюне нормальных взрослых.  Invest Ophthalmol Vis Sci 2005;46 (1) 241- 247PubMedGoogle ScholarCrossref 8.Fukuda МДеай Тибино Тигаки Шаяши Кшимомура Y Количественный анализ генома вируса простого герпеса в слезах пациентов с герпетическим кератитом. Роговица 2003;22 (7) ((дополнение)) S55- S60PubMedGoogle ScholarCrossref 9.Итахаши МХигаки Шимомура Y Влияние противогерпетических препаратов на мышей с герпетическим эпителиальным кератитом после реактивации вируса простого герпеса 1 типа. Семин Офтальмол 2008;23 (4) 241- 247PubMedGoogle ScholarCrossref 10.Higaki Ситахаши МДеай ТФукуда Шимомура Y Влияние перорального валацикловира на герпетический кератит. Роговица 2006;25 (10) ((дополнение 1)) S64- S67PubMedGoogle ScholarCrossref 11.Zhang Ю Кимура TFujiki К.Сакума ХМураками АКанай Мультиплексная полимеразная цепная реакция для обнаружения вируса простого герпеса типа 1, типа 2, цитомегаловируса и вируса ветряной оспы при глазных вирусных инфекциях. Jpn J Ophthalmol 2003;47 (3) 260– 264PubMedGoogle ScholarCrossref 12. Weidmann Мейер-Кениг УХуферт FT Быстрое обнаружение инфекций, вызванных вирусом простого герпеса и вирусом ветряной оспы, с помощью ПЦР в реальном времени. J Clin Microbiol 2003; 41 (4) 1565– 1568PubMedGoogle ScholarCrossref 13. Morozumi МНакаяма Эйвата С и другие. Одновременное выявление возбудителей в клинических образцах пациентов с внебольничной пневмонией методом ПЦР в реальном времени с использованием патоген-специфических молекулярных маячков. J Clin Microbiol 2006; 44 (4) 1440– 1446PubMedGoogle ScholarCrossref 14.Duck Пальварадо-Урбина Г.Бурдик Колльер Система усиления B Probe на основе химерных циклических олигонуклеотидов.  Биотехнологии 1990;9 (2) 142- 148PubMedGoogle Scholar15.Hogrefe HHHogrefe Р.И.Вальдер RYWalder JA Кинетический анализ Escherichia coli РНКазы H с использованием субстратов ДНК-РНК-ДНК/ДНК. J Biol Chem 1990;265 (10) 5561– 5566PubMedGoogle Scholar16.Ябутани Магата НОхта M Новый быстрый и чувствительный метод обнаружения Bacillus cereus , продуцирующего цереулиды, с использованием ПЦР в реальном времени Cycleave. Lett Appl Microbiol 2009; 48 (6) 698- 704PubMedGoogle Scholar17.Modrusan ЗБеккауи FDuck P Опосредованное спермином улучшение реакции циклического зонда. Зонды для клеток Mol 1998;12 (2) 107- 116PubMedGoogle ScholarCrossref 18.Bekkaoui Ф. Пуассон АйКросби WCloney LDuck Технология зонда P Cycling с РНКазой H, присоединенной к олигонуклеотиду.  Биотехнологии 1996;20 (2) 240- 248PubMedGoogle Scholar19.Zucol Ф.Амманн Р.А.Бергер С и другие. Количественный ПЦР широкого диапазона в режиме реального времени для обнаружения гена 16S рРНК с последующим секвенированием для идентификации вида. J Clin Microbiol 2006; 44 (8) 2750– 2759PubMedGoogle ScholarCrossref 20.Kobayashi НБауэр TWТогава Д и другие. Молекулярное окрашивание по Граму с использованием ПЦР широкого спектра и технологии пиросеквенирования: потенциально полезный инструмент для диагностики ортопедических инфекций. Диагност Мол Патол 2005;14 (2) 83- 89PubMedGoogle ScholarCrossref 21.Sau СБхасин НВанн ЭРли Дж. К. Фостер Ти Джей Ли CY Аллельные генетические локусы Staphylococcus aureus для экспрессии капсулы серотипов 5 и 8 содержат типоспецифические гены, окруженные общими генами.  Микробиология 1997;143 (часть 7) 2395– 2405PubMedGoogle ScholarCrossref 22.Motoshima МЯнагихара КФукусима К и другие.Быстрое и точное обнаружение Pseudomonas aeruginosa с помощью полимеразной цепной реакции в реальном времени с анализом кривой плавления, нацеленным на ген gyrB. Diagn Microbiol Infect Dis 2007; 58 (1) 53– 58PubMedGoogle ScholarCrossref 23.Франсуа PPittet ДБенто М и другие. Быстрое обнаружение метициллин-резистентного Staphylococcus aureus непосредственно из стерильных или нестерильных клинических образцов с помощью нового молекулярного анализа. J Clin Microbiol 2003; 41 (1) 254– 260PubMedGoogle ScholarCrossref 24.Беккауи Ф. Макневин JPLeung CH и другие. Быстрое обнаружение гена mecA в устойчивых к метициллину стафилококках с использованием технологии колориметрического циклического зонда. Diagn Microbiol Infect Dis 1999;34 (2) 83– 90PubMedGoogle ScholarCrossref 25.Kasai М. Франческони Петрайтене р и другие. Использование количественной ПЦР в реальном времени для изучения кинетики внеклеточной ДНК, высвобождаемой из Candida albicans , с последствиями для диагностики инвазивного кандидоза .    J Clin Microbiol 2006; 44 (1) 143- 150PubMedGoogle ScholarCrossref 26.Filion MS-Арно MJabaji-Харе SH Прямая количественная оценка ДНК грибов из почвенного субстрата с использованием ПЦР в реальном времени. J Microbiol Methods 2003; 53 (1) 67- 76PubMedGoogle ScholarCrossref 27. Исследовательская группа национального надзора за инфекционным кератитом в Японии, Национальный надзор за инфекционным кератитом в Японии. J Jpn Ophthalmol Soc 2006; 110 (12) 961– 972Google Scholar28.Чанг DCGrant ГБО’Доннелл К и другие. Fusarium Группа по расследованию кератита, Вспышка Fusarium кератита, связанная с использованием раствора для контактных линз, в нескольких штатах.  JAMA 2006;296 (8) 953- 963PubMedGoogle ScholarCrossref

Способствовали ли новые циклы передачи в антропогенных, плотных популяциях хозяев появлению и видообразованию патогенных Bordetella?

Образец цитирования: Dewan KK, Harvill ET (2019) Способствовали ли новые циклы передачи в антропогенных, плотных популяциях хозяев появлению и видообразованию патогенных Bordetella? PLoS Pathog 15 (3): е1007600.https://doi.org/10.1371/journal.ppat.1007600

Редактор: Jorn Coers, Медицинский факультет Университета Дьюка, США

Опубликовано: 28 марта 2019 г.

6 Деван, Харвилл. Это статья с открытым доступом, распространяемая в соответствии с условиями лицензии Creative Commons Attribution License, которая разрешает неограниченное использование, распространение и воспроизведение на любом носителе при условии указания автора и источника.

Финансирование: Эта работа была поддержана премиями Национальных институтов здравоохранения AI103380 и AI116186 (ETH) (https://grants.nih.gov/grant). Спонсоры не участвовали в разработке исследования, сборе и анализе данных, принятии решения о публикации или подготовке рукописи.

Конкурирующие интересы: Авторы заявили об отсутствии конкурирующих интересов.

До появления вакцин в середине 1950-х годов коклюш (коклюш) был одним из наиболее распространенных и смертельных заболеваний детей в Соединенных Штатах [1, 2] и до сих пор остается глобальной проблемой, особенно для развивающихся стран [3].Но в отличие от столь же отличительных заболеваний человека, описанных тысячи лет назад, записи о коклюше появились всего несколько сотен лет назад. Сильный и характерный кашель способствует такому быстрому распространению Bordetella pertussis , что эпидемии быстро выжигают популяции и требуют критического размера сообщества, достаточного для поддержания организма в межэпидемический период [4]. Представление о том, что все более плотные и взаимосвязанные человеческие популяции способствовали появлению вирулентной формы B . pertussis может применяться к появлению других видов Bordetella , как обсуждается ниже.

Происхождение

B . pertussis

Ближайшие филогенетические соседи B . коклюш есть B . parapertussis и B . bronchiseptica , три вида имеют генетическое сходство до 99% в больших участках консервативных геномных регионов, и вместе обычно называются классическими Bordetellae [5].Нынешний взгляд на их естественную историю, основанный на филогенетической оценке, заключается в том, что прародитель классических Bordetellae, вероятно, был похож на широкий диапазон хозяев B . бронхисептика . Доступный для людей B . коклюш и В . parapertussis возник независимо от него [5,6], как и другая линия, также называемая B . parapertussis (Bpp ov ), который поражает только овец [7].

Классические Bordetellae способны инфицировать дыхательные пути млекопитающих, используя, казалось бы, простую систему регуляции всех задействованных генов. Более трех десятилетий назад Weiss и Falkow открыли Bvg, прототипичную двухкомпонентную систему, которая опосредовала переход между двумя совершенно разными «фазами» вирулентности у B . коклюш [8]. Вполне понятно, что изучение классического вида Bordetella было сосредоточено на вирулентной (Bvg + ) фазе, в которой экспрессируются «факторы вирулентности», участвующие во взаимодействиях с млекопитающими-хозяевами [9, 10].Однако загадка осталась; Было обнаружено, что сотни генов, которые не являются необходимыми для выживания у млекопитающих, индуцируются при температуре окружающей среды в «невирулентной» (Bvg ) фазе. Основываясь на этом наблюдении, Вайс и Фалькоу прозорливо предположили существование какой-то экологической ниши за пределами хозяина-млекопитающего. Но только недавно поиск видов-предшественников Bordetella среди метагеномных баз данных выявил их генетические следы в почве, воде, простейших и растениях, что убедительно свидетельствует об экологическом происхождении рода [11].

Независимые, взаимосвязанные циклы передачи у предков Bordetellae

Доказательства вероятного экологического происхождения предков патогенных видов Bordetella привели к недавнему исследованию, которое выявило два независимых и полных, но пересекающихся цикла передачи для B . bronchiseptica (рис. 1) [12]. Один цикл (Bvg + ) включает циркуляцию в качестве респираторного патогена и/или комменсала среди широкого круга домашних и диких млекопитающих.Другой жизненный цикл (Bvg ) обеспечивает стабильную ассоциацию между бактериями и хищными амёбами во внешней среде, что позволяет B . bronchiseptica расти и распространяться в новые места вместе с амебами. Эксперименты также показали, что небольшое количество амёб и спор, в которых содержатся бактерии, могут колонизировать млекопитающих-хозяев через питьевую воду, что свидетельствует о способности B . bronchiseptica для переключения между этими чередующимися жизненными циклами в дикой природе [12].Случайное распространение от одного жизненного цикла к другому создает наблюдаемый «мета» цикл передачи, который может объяснить как парадокс Bvg, так и некоторые замечательные способности различных видов Bordetella [13].

Рис. 1. Независимые, но взаимосвязанные жизненные циклы Bordetella bronchiseptica .

Б . bronchiseptica (красные палочки) может инфицировать ряд видов млекопитающих в качестве респираторного патогена. С другой стороны, он может ассоциироваться с хищными амёбами, увеличивать свою численность и рассеиваться в окружающей среде в ходе их сложного жизненного цикла.

https://doi.org/10.1371/journal.ppat.1007600.g001

Антропогенные источники плотных популяций хозяев благоприятствуют замкнутым жизненным циклам

Замечательная способность разрушать фагоцитирующие амебы окружающей среды, вероятно, включает множество различных молекулярных «инструментов», которые могут способствовать способности вызывать оппортунистические инфекции у млекопитающих. Передача между животными-хозяевами облегчается патогенными симптомами, такими как кашель или ринорея. Но популяция-хозяин должна быть достаточно плотной и большой, чтобы поддерживать постоянную, непрерывную цепь передачи, которая длится в течение многих поколений, обеспечивая расширенную эволюцию, специализацию и видообразование.Древние популяции диких животных были относительно немногочисленны с меньшими возможностями для устойчивых цепочек передачи, поэтому замкнутый жизненный цикл только у животных был обречен на вымирание, следовательно, сохранялся «мета» цикл. Но относительно недавнее увеличение плотности и размера различных популяций животных, сильное влияние подъема антропоцена, предсказуемо повлияет на возможность появления патогенных видов Bordetella с замкнутыми жизненными циклами. В этом свете появление и/или распространение видов Bordetella в качестве патогенов отдельных животных-хозяев можно рассматривать как следствие деятельности человека, такой как животноводство, птицеводство и урбанизация.

Ограничение хозяина и видообразование — повторяющаяся тема для видов Bordetellae

Повторное видообразование, коррелирующее с ограничением хозяина, наблюдается в нескольких случаях как среди классических, так и неклассических Bordetellae, а также у широкого круга различных животных-хозяев (рис. 2). . В дополнение к B . коклюш и В . parapertussis Hu обнаружена передача только среди людей и B . parapertussis Ov только среди овец, неклассический вид B . avium и B . hinzii были обнаружены в естественной циркуляции среди птиц, тогда как недавно обнаруженный вид B . pseudohinzii , был обнаружен в природе среди грызунов, включая лабораторных мышей [14]. Филогенетические отношения этих видов [15] указывают на то, что такие специализированные циклы передачи хозяина возникли из общего предкового метацикла в окружающей среде.

Рис. 2. Метацикл передачи Bordetella : источник видов, ограниченных хозяином.

Схема вида-предшественника Bordetella , вовлеченного в сложный метацикл передачи, включающий альтернативные циклы у экологических простейших или животных-хозяев. Филогенетические отношения убедительно указывают на то, что специализации хозяев видов с ограниченной передачей, включая B . pertussis , развился из метацикла передачи B . bronchiseptica -подобный предок. [Изображение: Даниэль Бриттани Ванбрабрант © 2019 — Исследовательский фонд Университета Джорджии, Inc.].

https://doi.org/10.1371/journal.ppat.1007600.g002

Адаптивные изменения, сопровождающие ограничение хозяина у различных видов Bordetella , не обошлись без генетических последствий. Уменьшение размера генома наблюдается у B . pertussis (примерно 23%) и B . parapertusis (примерно 11%) по сравнению с B . bronchiseptica (штамм RB50) [5], по-видимому, является поразительным результатом приверженности одному замкнутому жизненному циклу, передаче среди людей-хозяев при отказе, по крайней мере, от некоторых аспектов другого жизненного цикла. Более разнообразные виды, не приверженные замкнутому жизненному циклу, не подвергались такой редукции генома. Эти генетические изменения среди ограниченных хозяином Bordetellae, по-видимому, включают элементы Insertion Sequence, которые опосредовали обширные перестройки генома, включая крупномасштабную потерю генетического материала [16].Аналогичные большие сокращения размера генома, по-видимому, также произошли у нового респираторного патогена человека B . holmesii [15] и B . avium [17] с его приверженностью замкнутому жизненному циклу птиц.

Однако, несмотря на сокращение генома и утрату своего существования в окружающей среде, главный регулятор системы Bvg, контролирующий переключение с фазы Bvg + на фазу Bvg , и соответствующий транскрипционный ответ генов фазы Bvg в температурах окружающей среды остается консервативным среди классических видов, ограниченных человеком.Эти наблюдения указывают на некоторую скромную роль генов фазы Bvg , которые традиционно считались ненужными у хозяина-млекопитающего. Возможно, что некоторые механизмы, которые позволили амебам выжить внутриклеточно в почве и/или воде (Bvg-фаза), продолжают вносить свой вклад в способность преодолевать защиту макрофагов млекопитающих, в соответствии с гипотезой о том, что амебы служили древними полигон современных патогенов [18, 19].

Метациклы передачи Bordetellae: Резервуар патогенов человека?

Поиски происхождения B . pertussis выявил в окружающей среде несколько потенциальных видов-предшественников Bordetella [11]. Их присутствие в самых разных экологических нишах, таких как загрязненная почва и поверхности картин, написанных маслом, ясно показывает, что неклассические бордетеллы не являются застойными и/или рудиментарными остатками предшествующих состояний, а являются живыми и агрессивно развивающимися организмами, которые хорошо адаптированы и успешны в различных условиях. ниши. Имеются отдельные сообщения о неклассических видах Bordetella , выделенных от людей (B . холмсий , В . hinzii , B . трематум , В . бронхиалис , В . flabilis , B . спутигена , В . ансорпии , В . петрии) [20–24]. Такие клинические случаи часто описываются как случаи оппортунистических инфекций, связанных с иммунодефицитными состояниями. Однако, учитывая разнообразие наблюдаемых оппортунистических патогенов и вероятность значительного занижения сведений, истинное количество или диапазон видов, которые являются носителями человека, может быть только намного больше.Основываясь на более широком взгляде на естественную историю 90 055 видов Bordetella 90 058, эти случаи можно охарактеризовать как распространение различных установленных циклов передачи у млекопитающих или в окружающей среде. Хотя они способны частично преодолевать защитные механизмы организма-хозяина млекопитающих, используя механизмы, вероятно приобретенные в окружающей среде, большинству из них, по-видимому, не хватает специализированных механизмов для эффективной передачи от человека к человеку. Одним из вероятных препятствий, с которыми они столкнутся, является значительный текущий иммунитет к B , вызванный вакциной или инфекцией. коклюш . Если целью является устранение B . pertussis из человеческих популяций [25], то следует учитывать, что другие виды Bordetella могут возникать из различных источников, включая потенциальные метациклы передачи в окружающей среде. Антропогенез все более высокой плотности популяций животных может повлиять на продолжающуюся эволюцию вирулентности этих источников зоонозов.

Каталожные номера

  1. 1. Кучар Э., Карликовска-Скварник М., Хан С., Нич-Осуч А. Коклюш: история заболевания и текущая неудача в профилактике. В: Покорски М. (ред.) Легочная дисфункция и заболевания. Достижения в области экспериментальной медицины и биологии, Springer, Cham. 2016; 934:77–82.
  2. 2. Мелвин Дж.А., Шеллер Э.В., Миллер Дж.Ф., Коттер П.А. Bordetella pertussis Патогенез: текущие и будущие проблемы. Nat Rev Microbiol. 2014;12(4):274–88. пмид:24608338
  3. 3. Рохани П. и Скарпино С. (редакторы) Коклюш: эпидемиология, иммунология и эволюция; Издательство Оксфордского университета.2019: ISBN 978-0-19-881187-9.
  4. 4. Бьёрнстад О.Н., Харвилл Э.Т. Эволюция и появление Bordetella у человека. Тенденции микробиологии. 2005;13(8):355–9. пмид:159
  5. 5. Parkhill J, Sebaihia M, Preston A, Murphy LD, Thomson N, Harris DE, et al. Сравнительный анализ последовательностей геномов Bordetella pertussis , Bordetella parapertussis и Bordetella bronchiseptica . Нат Жене. 2003 г.; 35(1):32–40. пмид:121
  6. 6.Диаватопулос Д.А., Каммингс К.А., Шоулс Л.М., Бриниг М.М., Релман Д.А., Муи Ф.Р. Bordetella pertussis , возбудитель коклюша, эволюционировавший из отдельной, связанной с человеком линии B . бронхисептика . PLoS Патог. 2005 г.; 1(4): е45. пмид:16389302
  7. 7. Портер Дж. Ф., Коннор К., Доначи В. Выделение и характеристика Bordetella parapertussis -подобных бактерий из легких овец. Микробиология. 1994 год; 140 (2): 255–61.пмид:8180690
  8. 8. Вайс А.А., Фальков С. Генетический анализ фазового перехода у Bordetella pertussis . Заразить иммун. 1984 год; 43(1): 263–9. пмид:6317569
  9. 9. Киннер Сьюзен М., Маркес Райан Р., Карбонетти Николас Х. 2001 Дифференциальная регуляция Bvg-активируемых факторов вирулентности играет роль в патогенности Bordetella pertussis . Инфекция и иммунитет. пмид:11254549
  10. 10. Матту С., Черри Д.Д. Молекулярный патогенез, эпидемиология и клинические проявления респираторных инфекций, вызванных Bordetella pertussis и другими подвидами Bordetella.Clin Microbiol Rev. 2005;18(2):326–82. пмид:15831828
  11. 11. Хамиду Сумана I, Линц Б., Харвилл ET. Экологическое происхождение рода Bordetella. Фронт микробиол. 2017; 8:28. пмид:28174558
  12. 12. Taylor-Mulneix DL, Bendor L, Linz B, Rivera I, Ryman VE, Dewan KK, et al. Bordetella bronchiseptica использует сложный жизненный цикл Dictyostelium discoideum в качестве усиливающего вектора передачи. PLoS биол. 2017; 15(4): e2000420.пмид:28403138
  13. 13. Тейлор-Малнейкс Д.Л., Хамиду Сумана И., Линц Б., Харвилл Э.Т. Эволюция Bordetellae от микробов окружающей среды до респираторных патогенов человека: амебы как недостающее звено. Front Cell Infect Microbiol. 2017; 7. пмид:29322035
  14. 14. Иванов Ю.В., Линц Б., Регистр К.Б., Ньюман Дж.Д., Тейлор Д.Л., Бошерт К.Р., и соавт. Идентификация и таксономическая характеристика Bordetella pseudohinzii sp. ноябрь выделены из лабораторно выращенных мышей.Int J Syst Evol Microbiol. 2016; 66 (12): 5452–9. пмид:27707434
  15. 15. Линц Б., Иванов Ю.В., Престон А., Бринкац Л., Паркхилл Дж., Ким М. и др. Приобретение и потеря факторов, связанных с вирулентностью, в ходе эволюции генома и видообразования у трех ветвей видов Bordetella. Геномика BMC. 2016;17(1):767. пмид:27716057
  16. 16. Park J, Zhang Y, Buboltz AM, Zhang X, Schuster SC, Ahuja U и др. Сравнительная геномика классических подвидов Bordetella: эволюция и обмен вирулентным разнообразием среди близкородственных патогенов.Геномика BMC. 2012;13: 545. pmid:23051057
  17. 17. Sebaihia M, Preston A, Maskell DJ, Kuzmiak H, Connell TD, King ND, et al. Сравнение последовательности генома патогена домашней птицы Bordetella avium с последовательностью генома B . бронхисептика , В . коклюш и B . parapertussis обнаруживает большое разнообразие поверхностных структур, связанных с взаимодействием с хозяином. J Бактериол. 2006;188(16):6002–15.пмид:16885469
  18. 18. Молмерет М., Хорн М., Вагнер М., Сантик М., Абу Квайк Ю. Амебы как тренировочная площадка для внутриклеточных бактериальных патогенов. Appl Environ Microbiol. 2005;71(1): 20–8. пмид: 15640165.
  19. 19. Тейлор-Малнейкс Д.Л., Хамиду Сумана И., Линц Б., Харвилл Э.Т. Эволюция Bordetellae от микробов окружающей среды до респираторных патогенов человека: амебы как недостающее звено. Front Cell Infect Microbiol. 2017; 7: 20–8.)
  20. 20. Саксена Р., Манчанда В., Миттал М. Бактериемия Bordetella trematum у младенца: повод для поиска. Индийская J Med Microbiol. 2015 июнь; 33 (2): 305–7. пмид:25865992
  21. 21. Мир-Крос А., Кодина Г., Мартин-Гомес М., Фабрега А., Мартинес Х., Жане М. и др. Появление Bordetella holmesii в качестве возбудителя коклюша, Барселона, Испания. Эмердж Инфекция Дис. 2017; 23(11):1856–1859. пмид:240
  22. 22. Вандамм П., Питерс С., Кнокарт М., Инганас Э., Фальсен Э., Мур Э., Нуньес О., Манайя С., Спилкер Т., Липума . Bordetella bronchialis sp. nov., Bordetella flabilis sp. ноябрь и Bordetella sputigena sp. nov., выделенных из образцов из дыхательных путей человека, и реклассификация Achromobacter sediminum Zhang et al . 2014 г. как Verticia sediminum gen. ноя, гребен. Nov. J. Int J Syst Evol Microbiol 65(10):3674–3682. пмид:26220296
  23. 23. Le Coustumier A, Njamkepo E, Cattoir V, Guillot S, Guiso N. Инфекция Bordetella petrii с длительной персистенцией у человека.Новые Infect Dis. 2011 апр; 17 (4): 612–8. пмид:21470449
  24. 24. Ko KS, Peck KR, Oh WS, Lee NY, Lee JH, Song JH. Новые виды Bordetella , Bordetella ansorpii sp . ноя ., выделена из гнойного экссудата эпидермальная киста. Дж. Клин Микробиол. 2005 г., май; 43 (5): 2516–9. пмид:15872300
  25. 25. Мартинон-Торрес Ф., Хайнингер Ю., Томсон А., Вирсинг фон Кениг Ч. Борьба с коклюшем: как мы можем это сделать? В центре внимания иммунизация, Экспертный обзор вакцин, 2018 г.; 17(4): 289–297.пмид:29482390
.

Похожие записи

При гормональном сбое можно ли похудеть: как похудеть при гормональном сбое

Содержание Как похудеть после гормональных таблетокЧто такое гормональные таблеткиПочему прием гормонов ведет к избыточному весу (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({}); […]

Гипотензивные средства при гиперкалиемии: Гипотензивные средства при гиперкалиемии — Давление и всё о нём

Содержание Препараты, применяемые для лечения гипертонической болезни | Илларионова Т.С., Стуров Н.В., Чельцов В.В.Основные принципы антигипертензивной терапииКлассификация Агонисты имидазолиновых I1–рецепторов […]

Прикорм таблица детей до года: Прикорм ребенка — таблица прикорма детей до года на грудном вскармливании и искусственном

Содержание Прикорм ребенка — таблица прикорма детей до года на грудном вскармливании и искусственномКогда можно и нужно вводить прикорм грудничку?Почему […]

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.