Francisella tularensis - Francisella tularensis

Francisella tularensis
Makrofág infikovaný bakteriemi Francisella tularensis (5950310835) .jpg
Bakterie Francisella tularensis (modrá) infikující makrofágy (žlutá)
Vědecká klasifikace
Doména:
Kmen:
Třída:
Objednat:
Rodina:
Francisellaceae
Rod:
Druh:
F. tularensis
Binomické jméno
Francisella tularensis
(McCoy a Chapin 1912)
Dorofe'ev 1947

Francisella tularensis je patogenní druh gramnegativního kokobacilu , aerobní bakterie . Je nesporotvorný, nepohyblivý a je původcem tularemie , jejíž pneumonická forma je často bez léčby smrtelná. Je to náročná, fakultativní intracelulární bakterie, která pro svůj růst vyžaduje cystein . Kvůli nízké infekční dávce, snadnému šíření aerosolem a vysoké virulenci je F. tularensis americkou vládou klasifikován jako vybraný agent 1. úrovně spolu s dalšími potenciálními agenty bioterorismu, jako je Yersinia pestis , Bacillus anthracis a virus Ebola . Když je nalezena v přírodě, může Francisella tularensis přežít několik týdnů při nízkých teplotách v mrtvých tělech zvířat, půdě a vodě. V laboratoři se F. tularensis jeví jako malé tyčinky (0,2 x 0,2 µm) a pěstuje se nejlépe při 35–37 ° C.

Dějiny

Tento druh byl objeven v syselech v kalifornském Tulare County v roce 1911; Bacterium tularense byl brzy izolován Georgem Walterem McCoyem (1876–1952) z americké morové laboratoře v San Francisku a hlášen v roce 1912. V roce 1922 zjistil Edward Francis (1872–1957), lékař a lékařský výzkumník z Ohia, že Bacterium tularense byl původcem tularemie po prostudování několika případů se symptomy onemocnění. Později se stal známým jako Francisella tularensis , na počest objevu Františka.

Toto onemocnění také popsala ve 20. letech 20. století Hachiro Ohara v japonské oblasti Fukušima , kde byla spojována s lovem králíků. V roce 1938 sovětský bakteriolog Vladimir Dorofeev (1911–1988) a jeho tým obnovili infekční cyklus patogenu u lidí a jeho tým jako první vytvořil ochranná opatření. V roce 1947 Dorofeev nezávisle izoloval patogen, který Francis objevil v roce 1922; proto je v bývalých sovětských zemích běžně známá jako Francisella dorofeev .

Klasifikace

Jsou uznávány tři poddruhy ( biovary ) F. tularensis (od roku 2020):

  1. F. t. tularensis (nebo typ A), vyskytující se převážně v Severní Americe , je nejvirulentnější ze čtyř známých poddruhů a je spojena se smrtelnými plicními infekcemi. To zahrnuje primární laboratorní kmen typu A, SCHUS4.
  2. F. t. holarctica (také známý jako biovar F. t. palearctica nebo typ B) se vyskytuje převážně v Evropě a Asii , ale jen zřídka vede ke smrtelnému onemocnění. Oslabený živý vakcinační kmen poddruhu F. t. holarctica byla popsána, i když ještě není plně licencována Úřadem pro kontrolu potravin a léčiv jako vakcína. Tento poddruh postrádá aktivitu citrulin ureidázy a schopnost produkovat kyselinu z glukózy biovaru F. t. palearctica .
  3. F. t. mediasiatica , se vyskytuje především ve střední Asii ; o tomto poddruhu nebo jeho schopnosti infikovat člověka je v současné době známo jen málo.

Navíc F. novicida byla někdy dříve klasifikována jako F. t. novicida . Byl charakterizován jako relativně nevirulentní Francisella ; organismu byly připsány pouze dva případy tularemie v Severní Americe, a to pouze u jedinců se sníženou imunitou .

Patogeneze

F. tularensis byl hlášen u bezobratlých, včetně hmyzu a klíšťat , ptáků , obojživelníků , plazů , ryb a savců včetně lidí. Lidskou infekci často způsobují vektory , zejména klíšťata, ale také komáři , jeleni a mouchy koňské . Dalším zdrojem je přímý kontakt s infikovanými zvířaty nebo jatečně upravenými těly. Mezi významné hostitelské nádrže patří zajícovití (např. Králíci), hlodavci , hrabaví ptáci a jeleni . Důležitá je také infekce prostřednictvím fomitů (předmětů). Přenos z člověka na člověka nebyl prokázán.

F. tularensis může přežít týdny mimo savčího hostitele a byl nalezen ve vodě, na pastvinách a v kupách sena . Aerosoly obsahující bakterie mohou být vytvářeny rušením jatečně upravených těl v důsledku sekání štětcem nebo sekání trávníku; v důsledku toho byla tularemie označována jako „nemoc sekačky na trávu“. Epidemiologické studie prokázaly pozitivní korelaci mezi povoláním zahrnujícím výše uvedené činnosti a infekcí F. tularensis .

Infekce člověka F. tularensis může nastat několika cestami. Portály vstupu jsou krví a dýchacím systémem. K nejčastějším dochází při kontaktu s kůží, což vede k ulceroglandulární formě onemocnění. Inhalace bakterií, zejména biovarů F. t. tularensis , vede k potenciálně smrtelné pneumonické tularemii. Zatímco plicní a ulceroglandulární formy tularemie jsou častější, byly popsány i jiné způsoby očkování, které zahrnují orofaryngeální infekci způsobenou konzumací kontaminovaných potravin nebo vody a spojivkovou infekci způsobenou očkováním do oka.

Životní cyklus

F. tularensis je fakultativní intracelulární bakterie, která je schopna infikovat většinu typů buněk, ale primárně infikuje makrofágy v hostitelském organismu. Vstup do makrofágu nastává fagocytózou a bakterie je izolována z vnitřku infikované buňky fagozomem . F. tularensis pak vylomí tento fagozom do cytosolu a rychle se množí. Nakonec infikovaná buňka podstoupí apoptózu a potomstvo bakterií se uvolní v jediném „nárazovém“ případě, aby se zahájila nová kola infekce.

Faktory virulence

Tularemická léze na hřbetní kůži ruky

Mechanismy virulence pro F. tularensis nebyly dobře charakterizovány. Stejně jako jiné intracelulární bakterie, které se rozpadají z fagozomálních kompartmentů za účelem replikace v cytosolu, kmeny F. tularensis produkují různá hemolytická činidla, která mohou usnadnit degradaci fagozomu. Hemolysin činnost, pojmenovaný NlyA, s imunologickou reaktivitu vůči Escherichia coli anti-HlyA protilátku, byl identifikován v biovaru F. t. novicida . U jiných bakterií bylo zjištěno, že kyselá fosfatáza AcpA působí jako hemolyzin, zatímco u Francisella je jeho role faktoru virulence pod silnou debatou.

F. tularensis obsahuje sekreční systém typu VI (T6SS), který je také přítomen v některých dalších patogenních bakteriích. Obsahuje také řadu proteinů vázajících kazetu ATP (ABC), které mohou souviset s vylučováním faktorů virulence. F. tularensis používá pili typu IV k vazbě na vnějšek hostitelské buňky a stává se tak fagocytovanou. Mutantní kmeny postrádající pili vykazují silně oslabenou patogenitu.

Exprese 23-kD proteinu známého jako IglC je vyžadována pro fagozomální průlom F. tularensis a intracelulární replikaci; v jeho nepřítomnosti umírají mutantní buňky F. tularensis a jsou degradovány makrofágem. Tento protein se nachází na předpokládaném ostrově patogenity regulovaném transkripčním faktorem MglA.

F. tularensis , in vitro , downreguluje imunitní odpověď infikovaných buněk, taktiku významný počet patogenních organismů, slouží k zajištění jejich replikace je (i když krátce) nerušeně hostitelským imunitním systémem tak, že blokuje varovné signály, z infikovaných buněk. Tato downmodulace imunitní odpovědi vyžaduje protein IglC, i když příspěvky IglC a dalších genů jsou opět nejasné. Existuje několik dalších domnělých genů virulence, které však dosud nebyly charakterizovány pro funkci v patogenitě F. tularensis .

Genetika

Stejně jako mnoho jiných bakterií i F. tularensis podléhá nepohlavní replikaci. Bakterie se dělí na dvě dceřiné buňky , z nichž každá obsahuje identickou genetickou informaci. Genetická variace může být zavedena mutací nebo horizontálním přenosem genu .

Genom z F. t. kmen tularensis SCHU4 byl sekvenován . Studie vyplývající ze sekvenování naznačují, že řada oblastí kódujících geny v genomu F. tularensis je narušena mutacemi, a tak vytvářejí bloky v řadě metabolických a syntetických drah potřebných k přežití. To naznačuje, že se F. tularensis vyvinul tak, že závisí na hostitelském organismu pro určité živiny a další procesy, o které se tyto narušené geny obvykle starají.

V F. tularensis genom obsahuje neobvyklé transposon -jako prvky připomínající protějšky, které se normálně nacházejí v eukaryotických organismech.

Fylogenetika

Hodně ze známé globální genetické rozmanitosti F. t. holarctica je přítomen ve Švédsku . To naznačuje, že tento poddruh pochází ze Skandinávie a odtud se rozšířil do zbytku Eurosiberie.

Použijte jako biologickou zbraň

Když v roce 1969 skončil program biologické války v USA , byla F. tularensis jednou ze sedmi standardizovaných biologických zbraní, které vyvinula v rámci německo-americké spolupráce ve 20. a 30. letech.

Diagnostika, léčba a prevence

Kolonie F. tularensis na agarové plotně
Diagnóza

Infekci F. tularensis diagnostikují lékaři na základě symptomů a anamnézy pacienta, zobrazovacích metod a laboratorních studií.

Léčba

Tularemie je léčena antibiotiky, jako jsou aminoglykosidy, tetracykliny nebo fluorochinolony. Bylo navrženo asi 15 proteinů, které by mohly usnadnit návrh léků a vakcín.

Prevence

Preventivní opatření zahrnují prevenci kousnutí od klíšťat, much a komárů; zajistit, aby byla veškerá zvěř pečlivě uvařena; zdržet se pití neupravené vody; používání repelentů proti hmyzu; pokud pracujete s kulturami F. tularensis v laboratoři, nezapomeňte nosit plášť, nepropustné rukavice, masku a ochranu očí; a při oblékání hry používejte nepropustné rukavice. Živá oslabená vakcína je k dispozici také pro jednotlivce s vysokým rizikem expozice, jako je například laboratorní personál.

Genomika

Viz také

Reference

externí odkazy