Histophilus somni

Histophilus somni
Klasyfikacja naukowa
Domena:	Bakteria
Gromada:	pseudomonadota
Klasa:	Gammaproteobakterie
Zamówienie:	pasteurelle
Rodzina:	Pasteurellaceae
Rodzaj:	histofil Angen i in. 2003
Gatunki
Histophilus somni
Synonimy
Haemophilus somnus Histophilus ovis Histophilus agni

Histophilus somni to nieruchliwe, Gram-ujemne , pałeczki lub coccobacillus , fakultatywne beztlenowce należące do rodziny Pasteurellaceae . Przed 2003 rokiem uważano, że Haemophilus somnus , Histophilus ovis i Histophilus agni to trzy różne gatunki, ale teraz wszystkie są klasyfikowane jako Histophilus somni . Histophilus somni to bakteria komensalna błon śluzowych górnych dróg oddechowych i dróg rodnych z ogólnoświatowym rozpowszechnieniem i występuje u bydła i innych małych przeżuwaczy. Histophilus somni jest również znanym czynnikiem sprawczym, który jest częścią kompleksu chorób układu oddechowego bydła (BRD), który zazwyczaj obejmuje wiele patogenów przebywających razem w środowiskach biofilmu . Histophilus somni może również powodować objawy histophilosus, a obraz kliniczny będzie zależał od zaatakowanej tkanki. Kiedy choroba wystąpi, może być trudna do złapania na czas i często jest diagnozowana pośmiertnie. Oznacza to, że leczenie często obejmuje metafilaktyczne leczenie masowe lub nie wymaga żadnego leczenia. Organizm ten jest bardziej wybredny niż inne i wymaga wiedzy w zakresie pobierania, przechowywania i hodowli próbek. genomowe związane z tą bakterią umożliwiły naukowcom precyzyjne określenie genów oporności na antybiotyki .

Opis

Histophilus somni należy do rodziny Pasteurellaceae i został po raz pierwszy wyizolowany od bydła w 1956 r. Histophilus somni to Gram-ujemna bakteria w kształcie pałeczki lub coccobacillus , która nie wyraża pilusów ani wici , co czyni ją nieruchliwą . Wiele gatunków z rodziny Pasteurellaceae jest zamkniętych; jednak na podstawie wyników mikroskopii elektronowej i barwienia czerwienią rutenową H. somni nie jest zamknięty w kapsułce.

Przed 2003 rokiem Histophilus somni był uważany za trzy różne gatunki Haemophilus somnus, Histophilus ovis i Histophilus agni . Histophilus somni jest normalną częścią mikroflory błony śluzowej górnych dróg oddechowych i narządów płciowych bydła i owiec , jednak w odpowiednich warunkach jest jedną z wielu bakterii odpowiedzialnych za wywoływanie chorób układu oddechowego bydła. W normalnych warunkach bakterie kompleksu BRD symbiotycznie rezydują razem w biofilmie środowiska. Biofilm chroni H. somni przed szkodliwymi substancjami, jednocześnie umożliwiając współistnienie z żywicielem poprzez ograniczenie produkcji czynników wirulencji . Chociaż H. Somni przeżywa trudne warunki wewnątrzkomórkowe komórek fagocytarnych gospodarza , bakteria jest uważana za delikatną w środowisku zewnętrznym i nie przeżywa dobrze poza gospodarzem.

Kultura i biochemia

Kultura i identyfikacja

Histophilus jest wymagającą bakterią i ma pewne specjalne wymagania dotyczące hodowli. Czynnikiem różnicującym Histophilus somni i Haemophilus jest to, że gatunki Histophilus są zdolne do wzrostu pod nieobecność czynnika X ( hemina termostabilna ) i czynnika V (NAD), chociaż ich wzrost jest zwiększony w obecności tych czynników. Histophilus najlepiej rośnie na agarze czekoladowym w temperaturze 37°C z 5-10% CO ₂ i nie jest w stanie rosnąć na agarze MacConkeya . Kultury zostały opracowane w nadziei, że ułatwią hodowlę Histophilus , ale próby zwykle kończą się niepowodzeniem. Histophilus można hodować w bulionie Columbia lub bulionie mózgowo-sercowym z dodatkiem monofosforanu tiaminy . Hodowla w bulionie przed hodowlą na płytce pomoże wyizolować Histophilus z innych bakterii komensalnych w miejscu pobrania próbki. Kolonie są dość małe i zwykle osiągają rozmiar 1-2 mm. W przypadku wzrostu na agarze z krwią, Histophilus będą miały czyste tereny wokół kolonii. Kolonie w kształcie kropli rosy wyhodowane na agarze czekoladowym są zabarwione na żółto, co jest cechą wyróżniającą te kolonie.

Ponieważ Histophilus jest kruchy poza żywicielem, należy zachować ostrożność podczas pobierania próbek do diagnostyki laboratoryjnej. Próbki można bardzo łatwo wypróbować i należy je hodować tak szybko, jak to możliwe. Najlepszą metodą przechowywania próbek, aby zachowały żywotność, jest głębokie zamrożenie poniżej -60 stopni Celsjusza.

Najlepszym sposobem identyfikacji H. somni jest amplifikacja PCR 16S rDNA . Testy mikroaglutynacji zostały opracowane do identyfikacji u bydła, jednak wiele zwierząt ma dodatnie przeciwciała reagujące krzyżowo bez zakażenia. Opracowano metody różnicowania owczych i bydlęcych szczepów H. somni, w tym analizę enzymów restrykcyjnych. Mikroskopię można wykorzystać do identyfikacji, gdy bakterie są barwione przeciwciałem fluorescencyjnym.

Biochemia

Histophilus mogą być trudne do zidentyfikowania za pomocą reakcji biochemicznych, ponieważ wiele testów stosowanych do identyfikacji nie daje spójnych wyników. Testy spójne we wszystkich Histophilus to testy na oksydazę i katalazę, przy czym oksydaza daje wyniki pozytywne, a katalaza jest ujemna. Histophilus nie wykazuje trwałej hemolizy . Ich zdolność do redukcji azotu pozwala im być fakultatywnymi beztlenowcami , a ich wzrost w hodowli będzie wzrastał wraz ze wzrostem atmosferycznego CO ₂ . histofil ma zdolność do fermentacji glukozy, ma zmienne wyniki z laktozą i mannitolem i nie jest w stanie fermentować sacharozy. Testy na środki przeciwdrobnoustrojowe wykazały, że H. somni jest nadal wrażliwy na większość środków przeciwdrobnoustrojowych, chociaż niektóre szczepy wykazały oporność na tetracyklinę.

Test biochemiczny	Wynik
katalaza	Negatywny
oksydaza	Pozytywny
Hemoliza	Zmienny
Indol	Zmienny
Glukoza	Pozytywny
Redukcja azotanów	Pozytywny
Sacharoza	Negatywny
Laktoza	Zmienny
Mannitol	Zmienny

Genetyka

W 1995 roku genetycznie zsekwencjonowano Haemophilus influenzae , bliskiego krewnego Histophilus somni i pierwszego wolno żyjącego organizmu, którego pełny genom został zsekwencjonowany. Ze względu na znaczenie gospodarcze wynikające ze strat produkcyjnych, genomy zarówno Histophilus somni pneumonia 2336 (2263857 par zasad z 1980 genami kodującymi białka ), jak i szczepu napletka 129Pt (2007700 par zasad z 1792 genami kodującymi białka) zostały od tego czasu zsekwencjonowane. Badania genomu Histophilus somni zidentyfikowały specyficzne markery kodujące oporność na tetracykliny i czynniki wirulencji , umożliwiając jednocześnie lepsze zrozumienie roli poziomego transferu genów w ewolucji tych szczepów Oporność na środki przeciwdrobnoustrojowe przenoszona przez plazmidy jest ważnym tematem współczesnej mikrobiologii i występuje powszechnie Rodzina Pasteurellaceae . Histophilus somni z plazmidami opornymi na tetracyklinę zostały wyhodowane z wymazów z nosa cieląt. Wykorzystanie profilowania plazmidów jako sposobu identyfikacji izolowanego Histophilus somni z próbek terenowych daje lekarzom weterynarii możliwość praktykowania zarządzania środkami przeciwdrobnoustrojowymi i zmniejszania wpływu oporności na środki przeciwdrobnoustrojowe.

Patogeneza i wirulencja

Histophilus somni można scharakteryzować jako patogen oportunistyczny, a udaną chorobę można ustalić dzięki złym czynnikom środowiskowym i własnym czynnikom wirulencji bakterii . H. somni ma liczne czynniki wirulencji, w tym białka powierzchniowe, wiązanie i indukcję apoptozy w komórkach śródbłonka gospodarza, białka wiążące immunoglobuliny, zmienność faz, endotoksyny, tworzenie biofilmu, hamowanie wolnych rodników i przeżycie fagocytozy, które pozwalają bakteriom kolonizować tkanki gospodarza i uniknąć układu odpornościowego gospodarza. W zależności od szczepu H. somni , nie wszystkie wymienione czynniki wirulencji mogą być obecne.

Ze względu na rolę H. somni jako bakterii komensalnej w drogach oddechowych, ważnym elementem powstawania choroby jest związek między komórkami nabłonka oddechowego a bakterią. Sugerowano, że patogeneza rozpoczyna się, gdy bakteria atakuje i przekracza błonę pęcherzyków płucnych lub że może powodować cofanie się zarówno małżowin nosowych bydlęcych (BT), jak i bydlęcych komórek pęcherzykowych typu 2 (BAT2), umożliwiając przejście bakterii do krwioobiegu. Aby pomyślnie przedostać się do krwi, oprócz powodowania cofania się komórek śródbłonka oddechowego, H. somni zakłóca błonę podstawną poprzez trawienie poprzez zwiększenie produkcji metaloproteinaz z komórek BAT2. Po przedostaniu się do krwioobiegu bakteria może kolonizować inne tkanki ciała, takie jak serce, i bierze udział w biofilmu na śródbłonku serca w zapaleniu mięśnia sercowego u bydła.

H. somni badano w związku z wirulencją i patogenezą. Stwierdzono, że w zjadliwych szczepach opornych na surowicę ważne są białka błony zewnętrznej, takie jak lipooligosacharyd modyfikowany kwasem sialowym (LOS) i białko A wiążące immunoglobuliny (IbpA). H. somni LOS zapewnia krytyczną ochronę bakterii przed mechanizmami obronnymi gospodarza, przechodząc zmiany fazowe, zarówno strukturalnie, jak i antygenowo, i działa jako endotoksyna wytwarzająca aktywność apoptotyczną w komórkach nabłonka bydła, co jest klasycznym objawem histofilozy. Kolonizacja górnych dróg oddechowych jest możliwa poprzez dekorację LOS zmienną fazowo fosforycholiną (ChoP), która wiąże się z receptorami czynnika aktywującego płytki krwi komórki gospodarza, umożliwiając H. somni kolonizację tkanek gospodarza, unikając odpowiedzi immunologicznej. H. somni Białka wiążące immunoglobuliny mają dwie domeny powtórzeń (DR1 i DR2), które mają cytotoksyczne motywy Fic, jak również zdolność wiązania się z bydlęcą IgG2. IbpA DR2 może być wychwytywany przez komórki BAT2 poprzez pinocytozę i zmniejszanie jej cytotoksyczności. Motywy DR1 i DR2 Fic pomagają w zakażeniu komórek poprzez transmigrację, powodując cofanie się komórek oddechowych.

H. somni ma zdolność wytwarzania rozgałęzionego biofilmu mannozo-galaktozowego, zbudowanego głównie z polisacharydu. Jak wspomniano wcześniej, bakteria jest zdolna do wytwarzania biofilmu w sercu zwierząt dotkniętych klinicznym zapaleniem mięśnia sercowego bydła . Dowody sugerują, że tworzenie biofilmu pozwala H. somni na zachowanie ochrony i utrzymywanie się w żywicielu.

Innym sposobem, w jaki H. somni może uniknąć układu odpornościowego gospodarza, jest zapobieganie zabijaniu wewnątrzkomórkowemu. Chociaż mechanizm jest nieznany, bakterie są w stanie zmniejszyć ilość reaktywnych półproduktów tlenowych (ROI), a tym samym wybuch oksydacyjny z bydlęcych komórek wielojądrzastych (PMN), zmniejszając zabijanie wewnątrzkomórkowe. U cieląt zakażonych H. somni wykazano, że fagocytoza tej bakterii jest zmniejszona w porównaniu z cielętami naiwnymi.

Choroba

Ogólny termin określający choroby wywoływane przez Histophilus somni to Histophilosis; Choroba dotyka głównie bydło, ale może dotknąć inne małe przeżuwacze, owce, owce gruborogie i żubry. Kastracja i odsadzanie predysponują młode zwierzęta do chorób wywoływanych przez Histophilus somni . Inne czynniki stresogenne, takie jak przeludnienie, zła pogoda lub żegluga, to inne czynniki predysponujące dla wszystkich bydła. Infekcje wirusowe są kolejnym czynnikiem predysponującym dla całego bydła. Biorąc pod uwagę czynniki predysponujące, nadal istnieje wiele niewiadomych dotyczących tego, jak i gdzie Histophilus somni jest w stanie najpierw ustalić infekcję. Histofiloza może być obecna jako składnik kompleksu układu oddechowego bydła , który występuje częściej u bydła w opasach. Histofiloza może również objawiać się posocznicą , zakrzepowym zapaleniem opon mózgowo-rdzeniowych i rdzenia, zapaleniem płuc , zapaleniem opłucnej, zapaleniem osierdzia , martwiczym zapaleniem mięśnia sercowego i zapaleniem stawów . Kliniczne objawy histofilozy mogą obejmować ze strony ośrodkowego układu nerwowego, takie jak depresja, zmiany w zachowaniu i ataksja , objawy ze strony układu oddechowego, poronienie , zapalenie spojówek , gorączka, słaba kondycja ciała, jadłowstręt i nietolerancja wysiłku, ale ogólnie objawy kliniczne będą zależeć od tego, które tkanki ciała są dotknięte chorobą. Histofiloza może objawiać się w sposób ostry z nagłą śmiercią, ale może również ujawnić się dopiero podczas sekcji zwłok ze zmianami, które można znaleźć w wielu miejscach ciała, w tym w opłucnej, tkance płucnej, mięśniu sercowym, stawach, siatkówce i tkankach rozrodczych. Uszkodzenie tych obszarów jest spowodowane skrzepliny i zakrzepowo-zatorowej u zwierzęcia z posocznicą, po którym następuje zawał i martwica tkanki.

Diagnoza i leczenie

Rozpoznanie zakażenia Histophilus somni jest trudne, ponieważ zakres choroby może być szeroki i niejasny. Klinicyści mogą próbować postawić diagnozę w stadzie za pomocą testu mikroaglutynacji, ale okazuje się to również trudne, ponieważ klinicznie zdrowe stada mogą mieć wysokie miana przeciwciał , istnieje wiele przeciwciał reagujących krzyżowo, istnieją sprzeczne skutki ze względu na szczepienie stad i występuje bezobjawowa kolonizacja w miejscach śluzówki. Histofilozę często rozpoznaje się podczas sekcji zwłok bydła, a makroskopowe zmiany chorobowe obejmują punktowe krwawe zmiany zwane wybroczynami , większe obszary krwotoku zwane wybroczyny i martwica mózgu, zapalenie naczyń wywołane uszkodzeniem śródbłonka i nie tylko. H. somni może być częścią choroby układu oddechowego bydła (BRD) i powoduje zapalenie płuc . Został wykryty nawet w 40% płuc z zapaleniem płuc. Wykrycie H. somni w płucach z zapaleniem płuc objawia się włóknikowo-ropnym zapaleniem oskrzeli i/lub ciężkim, rozlanym włóknikowym zapaleniem opłucnej. Diagnozę można postawić, badając krew, płyny mózgowo-rdzeniowe , płyny stawowe lub opłucnowe pod kątem bakteryjnego DNA metodą PCR lub techniki kultur bakteryjnych. Chociaż trudno jest zdiagnozować H. somni w stadach, ważne jest, aby podjąć taką próbę, ponieważ choroba bydła jest chorobą ograniczającą produkcję i podlega zgłoszeniu w handlu krajowym i międzynarodowym.

Zazwyczaj istnieją trzy podejścia do postępowania z Histophilus somni w stadzie bydła; masowa antybiotykoterapia , szczepienie H. somni lub szczepienie na inne patogeny, o których wiadomo, że są częścią BRD. To nie jest leczenie per se, bardziej metody kontroli lub leczenie metafilaktyczne, ponieważ leczymy wiele zwierząt, zanim zostanie postawiona rzeczywista diagnoza. Celem jest zmniejszenie częstości występowania BRD lub innych objawów klinicznych H. somni .

Podobnie jak w przypadku innych zakażeń bakteryjnych, należy wykonać testy wrażliwości na antybiotyki. Istnieją doniesienia, że ​​Hisotphilus somni jest zwykle wrażliwy na ceftiofur , penicylinę , enrofloksacynę , florfenikol i tetracyklinę . Jest to kłopotliwe, ponieważ wiemy, że trudno jest postawić diagnozę przed sekcją zwłok i nie ma sensu leczyć martwego zwierzęcia. Dlatego producenci często leczą się metafilaktycznie lub podejrzeniem zakażenia. tylmikozyna może być dodawany do paszy i wykazano, że zmniejsza poziom H. somni w stadach. Powinien być dodawany do paszy tylko przez 14 dni, powinien być stosowany oszczędnie, ponieważ w przeciwnym razie może wystąpić oporność , producenci powinni być świadomi czasów karencji . Problemem w antybiotykoterapii jest pojawiająca się oporność na tetracykliny, enrofloksacynę i florfenikol. Biofilmy tworzone przez H. somni chronią bakterie przed obroną immunologiczną gospodarza , stanowią również barierę utrudniającą działanie antybiotyków. Nowym kierunkiem badań jest leczenie podatnych populacji za pomocą izolatów bakteryjnych od subklinicznych nosicieli Histophilus somni , aby działały jak bakterie probiotyczne dla dróg oddechowych. Zaszczepienie nosa niepatogennym szczepem H. somni może pozwolić na skolonizowanie błony śluzowej dróg oddechowych bakteriami komensalnymi .

Istnieje wiele licencjonowanych szczepionek przeciwko H. somni , jednak licencjonowane nie oznacza skuteczne. Istnieje nacisk na opracowanie nowych szczepionek, które są wielopatogenne i kompatybilne z DIVA . Szczepionki H. somni to zwykle zabite komórki lub specyficzne białka błony zewnętrznej, ale nie udowodniono, że są skuteczne w ochronie bydła przed chorobami. Istnieje wiele ograniczeń dotyczących stosowania szczepionek oprócz nieskuteczności, w tym terminowość podania, niepożądane reakcje osobników w stadzie oraz badania epidemiologiczne choroby. Aby leczyć tę infekcję, należy wiedzieć, na jaki układ narządów wpływa, a niektóre układy, takie jak objawy neurologiczne, pozwalają na szybkie leczenie, ponieważ do czasu wykrycia choroby jest już za późno na leczenie.

Linki zewnętrzne

• Przegląd histofilozy — Podręcznik weterynaryjny firmy Merck
• Typowy szczep Histophilus somni w Bac Dive - metabazie różnorodności bakteryjnej