发现沙门氏菌对不同类别的抗生素有抗药性

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肠沙门氏菌是一组杆状细菌的名称,可引起人类和其他动物的胃肠炎。沙门氏菌感染会对某些高风险群体产生严重后果,例如婴儿,幼儿,老年人和免疫系统功能受损的个体。大多数具有正常肠道微生物群(微生物群)补充的人通常很难应对这种感染。

巴西卫生部在2000年至2015年期间收到了11,524起食源性疾病爆发的报告,其中219,909人患病,167人死于这些疾病。细菌引起大多数此类疾病的爆发,包括腹泻和肠胃炎。最常见的是沙门氏菌,在此期间诊断出31,700例(占总数的14.4%),金黄色葡萄球菌(7.4%)和大肠埃希氏菌(6.1%)。根据社会发展部的一项调查,沙门氏菌属的细菌是1999年至2009年巴西报告的42.5%实验室证实的食源性疾病暴发的病原体。导致急性腹泻的主要细菌的全基因组测序是由圣保罗大学RibeiroPreto药学院(FCFRP-USP)教授JulianaPfrimerFalco领导的圣保罗大学研究小组的研究重点。

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《CELL》杂志8月9日发表了该论文

只有10-20%的病原体被摄入的病例 - 通常是通过受污染的食品 - 确实会导致感染。但是,负责抵抗沙门氏菌的肠道微生物群的成员在很大程度上是未知的。现在由LMU的BrbelStecher教授领导的一组研究人员s Max von

在PLOS ONE发表的一篇文章中,属于Falco实验室的生物医学科学家Amanda Aparecida Seribelli和Fernanda Almeida描述了他们如何测序和研究90株特定血清型肠道沙门氏菌的基因组,称为鼠伤寒沙门氏菌(S. Typhimurium)的缩写。肠沙门氏菌亚种血清型鼠伤寒沙门氏菌(Salphella entericasubspecies serovar Typhimurium)。1983年至2013年间,在里约热内卢的RibeiroPreto(巴西圣保罗州)的Adolfo Lutz研究所和里约热内卢的Oswaldo Cruz基金会(Fiocruz)分离出90株菌株。他们提供了过去30年来巴西沙门氏菌病的流行病学概况,来自该国所有地区,并从食源性感染患者或家禽,猪肉,生菜和其他蔬菜等受污染食物中收集。从人类来看,我们收到了血液,脑脓肿和腹泻粪便样本,Seribelli说。

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美国Salk研究所的研究人员最近在《Cell》杂志发表了他们的最新科研成果:仅仅通过给予小鼠膳食铁补充剂,就可以使他们在致命的细菌感染中存活,并使这些致病细菌的毒性降低。

Pettenkofer公共卫生研究所[也隶属于德国感染研究中心(DZIF)]已发现一种保护小鼠免受鼠伤寒沙门氏菌血清型鼠伤寒沙门氏菌的细菌物种

这是德国发现的两种最常见的致病亚种之一。新发现出现在期刊上细胞宿主和微生物。

在健康的人和小鼠中,胃肠道被多种细菌和其他微生物定植。这种微生物组可以保护宿主免受沙门氏菌感染,因为内源性成员会产生抑制物质,占据所有可利用的生态位,并消耗大部分相关营养素,如糖或蛋白质,还有氧气。为了确定健康肠道微生物组的组成,该微生物组赋予了对细菌感染的最佳保护,共同作者Sandrine Brugiroux和Debora Garzetti比较了几组小鼠的微生物群。一组已被证明对沙门氏菌感染具有抗性,而其他组则对病原体敏感。

研究人员发现受保护小鼠的微生物组包括属于Mucispirillum schaedleri的细菌,这些细菌不存在于其他组中。M. schaedleri属于一大群细菌物种,其代表主要栖息在富含泥土或沉积物的环境中。其中,只有Mucispirillum spp。发生在温血动物如小鼠和人类的胃肠道中。它被认为在人类微生物组中相对罕见,因为它通常不会在粪便样本中发现,Stecher说。然而,这是因为它优先定殖肠道粘膜层。在检查黏膜活检组织的研究中,50%的受试者发现了M. schaedleri。

为了直接测试细菌是否与沙门氏菌的保护有因果关系,刚刚在Max von Pettenkofer研究所完成她的博士论文的Simone Herp利用了gnotobiotic(gnotos,希腊语:已知)小鼠模型,哪些微生物群可以被操纵。因此,可以将选择的细菌物种引入这些小鼠中,使得其微生物群的组成被定义和已知。我们产生了两组小鼠,其中一组含有Mucispirillum schaedleri,而另一组特别缺乏它。我们实验性地感染了两组沙门氏菌,并且能够证实M. schaedleri与沙门氏菌感染的保护有因果关系,施特歇尔。

进一步的研究表明,M。schaedleri的保护作用可能取决于其成功地与沙门氏菌竞争某些必需营养素(如硝酸盐)的能力。这种竞争并不一定意味着后者的增长率降低。然而,如果没有足够量的硝酸盐,鼠伤寒沙门氏菌血清型鼠伤寒沙门氏菌无法表达其最重要的毒力因子,即III型分泌系统。结果,它们在肠道内壁中诱导致病性变化的能力显着降低。所涉及的主要毒力因子基本上是作为注射器起作用的分子机器,并且允许细菌将有毒蛋白质注射到肠上皮细胞中。该系统使细菌能够侵入这些细胞,从而导致炎症和肠胃炎。

从长远来看,新的结果可能导致开发预防胃肠道细菌感染的新策略。但这将需要大量的进一步工作,斯特歇指出。例如,我们仍然不知道M. schaedleri是否对肠道和人类健康有其他 - 并且可能是有害的影响。

当对90种菌株中的每一种中的抗生素的作用进行测试时,发现绝大多数抗生素对作为药物库的一部分的不同类别的抗生素具有抗性。该研究还确定了39种抗生素耐药基因。隶属于Fiocruz,圣保罗州立大学土地和兽医学院(FCAV-UNESP)和Adolfo Lutz研究所的研究人员参与了这项研究。在Almeida的博士期间,在美国食品和药物管理局(FDA)对90株鼠伤寒沙门氏菌进行了测序。对巴西人类和食品中分离的鼠伤寒沙门氏菌菌株的基因组,转录组和表型进行的比较分析得到了圣保罗研究基金会--FAPESP,FDA和教育部教育发展办公室(CAPES)的支持。

导 读

“抗生素是医学上最重要的发现之一,我们仍然需要继续努力开发新的抗生素,但我们也需要寻找其他治疗传染病的方法。”论文的通讯作者Janelle Ayres教授说,“我们的工作表明,我们可以驯服细菌,约束它们的行为,实际上我们已经促进了一些不那么危险的菌株进化。”

沙门氏菌病

肠道炎症是结肠炎和炎症性肠病核心病理特征。这些综合征是由不明的环境因素引起的。我们发现,人类食物中毒的主要来源:革兰氏阴性鼠伤寒沙门氏菌(Salmonella enterica typhimurium,ST)的反复感染会引起肠组织的炎症,主要是结肠,并且在反感染后会愈发严重。

Ayres教授是研究微生物与其宿主之间相互作用的先驱,她发现越来越多的证据证明,除了杀死病原体的免疫系统外,我们还拥有所谓的合作防御系统,它在宿主-微生物相互作用过程中促进健康。例如,在2017年,她的团队就发现,沙门氏菌可以缓解宿主在生病时对食物的天然厌恶感,从而为细菌提供更多营养,并让宿主的感染症状减轻。2015年时,Ayres教授的实验室在小鼠体内发现了一种大肠杆菌菌株,能够通过减少损耗来增加动物对肺部和肠道感染的耐受性,在严重感染时宿主常常发生可致命的肌肉组织损耗。

沙门氏菌包括两种,即S. bongori和S. enterica。后者是种类,具有大量亚种和血清型,导致比巴西和全世界任何其他物种更多的食源性感染。人和动物肠道是这种病原体的主要天然宿主,家禽,猪肉和相关食品是主要的传播媒介。肠道沙门氏菌的六个亚种细分为2,600个血清型。血清型(血清学变体的缩写)是细菌或病毒种类中的明显变异,其特征在于具有相同数量的特异性表面抗原。

轻微的细菌感染由于不需要做任何治疗身体也能自愈,所以很容易被大家忽视。例如轻度食物中毒,虽然症状微乎其微,但其最终会导致慢性炎症和可能危及生命的结肠炎。

而这次,Ayres教授的研究小组研究了由柠檬酸杆菌引起的小鼠自然发生的胃肠道感染,它会导致腹泻,体重减轻,并且在极端情况下导致小鼠死亡。为了研究合作防御系统的新机制,Salk团队使用了一种被称为致死剂量50的方法,这种方法可杀死50%的宿主,而另一半的宿主存活下来。

从流行病学的角度来看,肠道沙门氏菌最重要的亚种是肠道沙门氏菌亚种,它引起食源性感染,称为沙门氏菌病。症状是腹泻,发烧,胃痉挛和呕吐。S. entericasubsp。肠杆菌是2000年至2015年巴西报告的31,700例沙门氏菌病的主要原因。该亚种最常分离的血清型是鼠伤寒沙门氏菌和肠炎沙门氏菌。肠炎沙门氏菌是引起沙门氏菌病的主要血清型之一。它首先传播于20世纪90年代在欧洲开始的大流行。鼠伤寒沙门氏菌是大流行前最常见的血清型,并继续引起感染。

发表在《Science》杂志上这项研究揭示了细微的细菌感染是如何逐渐病变成严重的累积性炎性疾病的。此项新发现可能有助于揭秘炎症性肠病的秘密。该研究的负责人Marth博士说,“明确一种疾病的起源是非常重要的,因为它往往我们可以采用更合理、更有效的预防和治疗方案”。

他们使用了系统生物学方法,分析了感染但不发病的小鼠、感染并患病的小鼠以及未感染的健康小鼠的所基因表达情况。该分析显示,在感染但不发病的小鼠群体中,宿主的铁代谢增加了!