Brucella suis -Brucella suis
| Brucella suis | |
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| Brucella suis Kultur | |
Wissenschaftliche Klassifikation 
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| Domain: | Bakterien |
| Stamm: | Proteobakterien |
| Klasse: | Alphaproteobakterien |
| Befehl: | Hyphomikrobielle |
| Familie: | Brucellaceae |
| Gattung: | Brucella |
| Spezies: |
B. suis
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| Binomialer Name | |
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Brucella suis Huddleson, 1929
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Brucella suis ist ein Bakterium , das Schweinebrucellose verursacht, eine Zoonose , die Schweine befällt. Die Krankheit verursacht typischerweise chronische entzündliche Läsionen in den Fortpflanzungsorganen anfälliger Tiere oder Orchitis und kann sogar Gelenke und andere Organe betreffen. Das häufigste Symptom ist ein Abort bei trächtigen, anfälligen Sauen in jedem Trächtigkeitsstadium. Andere Manifestationen sind vorübergehende oder dauerhafte Sterilität, Lahmheit, posteriore Lähmung, Spondylitis und Abszessbildung. Es wird hauptsächlich durch die Aufnahme von infizierten Geweben oder Flüssigkeiten, Sperma während der Zucht und durch das Saugen infizierter Tiere übertragen.
Da Brucellose die Nahrungsversorgung gefährdet und hohes Fieber verursacht, werden Brucella suis und andere Brucella- Arten ( B. melitensis, B. abortis, B. ovis, B. canis ) als potenzielle landwirtschaftliche, zivile und militärische Bioterroristen erkannt.
Ursache
Brucella suis ist ein Gram-negativer , fakultativer , intrazellulärer Coccobacillus , der in der Lage ist, innerhalb von Wirtszellen, insbesondere phagozytischen Zellen, zu wachsen und sich zu vermehren. Sie sind auch nicht sporenbildend, verkapselt oder beweglich. Flagellengene sind jedoch im Genom von B. suis vorhanden, gelten jedoch als kryptische Überreste, da einige abgeschnitten wurden und anderen wichtige Komponenten des Flagellenapparats fehlten. In Mausmodellen ist das Flagellum essentiell für einen normalen Infektionszyklus, bei dem die Unfähigkeit, ein vollständiges Flagellum aufzubauen, zu einer starken Abschwächung der Bakterien führt.
Brucella suis wird in fünf Biovare (Stämme) unterschieden, wobei die Biovare 1–3 Wild- und Hausschweine infizieren und die Biovare 1 und 3 beim Menschen schwere Erkrankungen verursachen können. Im Gegensatz dazu zeigt Biovar 2, das in Wildschweinen in Europa gefunden wurde, leichte oder keine klinischen Symptome und kann gesunde Menschen nicht infizieren, aber Schweine und Hasen.
Pathogenese
Phagozyten sind ein wesentlicher Bestandteil des angeborenen Immunsystems des Wirts mit verschiedenen antimikrobiellen Abwehrmechanismen, um Krankheitserreger durch oxidativen Burst , Ansäuerung von Phagosomen und Fusion von Phagosom und Lysosom zu beseitigen. Im Gegenzug hat B. suis Wege entwickelt, um der Wirtszellabwehr entgegenzuwirken, um in den Makrophagen zu überleben und Immunantworten des Wirts abzuwehren .
B. suis besitzt glattes Lipopolysaccharid (LPS), das eine O-Kette voller Länge hat , im Gegensatz zu rauem LPS, das eine verkürzte oder keine O-Kette hat. Diese strukturelle Eigenschaft ermöglicht es B. suis , mit Lipid-Rafts auf der Oberfläche von zu internalisierenden Makrophagen zu interagieren , und das gebildete lipidreiche Phagosom ist in der Lage, eine Fusion mit Lysosomen durch diesen endozytischen Weg zu vermeiden . Außerdem beeinträchtigt dieser heimliche Eintritt in Makrophagen nicht den normalen Transport der Zelle. Das glatte LPS hemmt auch die Apoptose der Wirtszellen durch O-Polysaccharide durch einen TNF-alpha- unabhängigen Mechanismus, der es B. suis ermöglicht, die Aktivierung des Immunsystems des Wirts zu vermeiden.
Einmal in Makrophagen, kann B. suis die schnelle Ansäuerung im Phagosom auf pH 4,0–4,5 ertragen, indem es Stoffwechselgene hauptsächlich für die Aminosäuresynthese exprimiert. Der saure pH-Wert ist tatsächlich für die Replikation der Bakterien essentiell, indem er wichtige Virulenzgene des virB- Operons und die Synthese von DnaK- Chaperonen induziert . DnaK gehört zur Familie der Hitzeschockproteine 70 und hilft bei der korrekten Synthese und Aktivierung bestimmter Virulenzfaktoren.
Außerdem wird das B. suis Gen für den Nickeltransport , nikA , durch Metallionenmangel aktiviert und einmal im Phagosom exprimiert. Nickel ist für viele enzymatische Reaktionen unerlässlich, einschließlich der Ureolyse , um Ammoniak zu produzieren, das wiederum den sauren pH-Wert neutralisieren kann. Da B. suis in einem stark sauren Medium nicht wachsen kann, könnte es durch das Ammoniak vor einer Versauerung geschützt werden .
Zusammenfassung:
- Brucella suis trifft auf einen Makrophagen, aber es tritt kein oxidativer Burst auf.
- Lipid-Rafts sind für die Makrophagenpenetration notwendig.
- Das Phagosom säuert schnell an, wodurch eine stressige Umgebung für Bakterien entsteht, die die Aktivierung von Virulenzgenen auslöst.
- Lipid-Rafts auf Phagosomen verhindern die lysosomale Fusion, und der normale Zelltransport wird nicht beeinflusst.
Symptome
Die häufigsten klinischen Symptome nach einer B. suis- Infektion sind Aborte bei schwangeren Frauen, verminderte Milchproduktion und Unfruchtbarkeit. Rinder können auch vorübergehend infiziert werden, wenn sie Weiden oder Einrichtungen mit infizierten Schweinen teilen, und B. suis kann durch Kuhmilch übertragen werden.
Schweine entwickeln auch Orchitis (Schwellung der Hoden), Lahmheit (Beweglichkeitsbehinderung), Lähmung der Hinterbeine oder Spondylitis (Entzündung der Gelenke).
Behandlung
Da B. suis fakultativ und intrazellulär ist und sich an die Umweltbedingungen in Makrophagen anpassen kann, sind die Therapieversagens- und Rückfallraten hoch. Die einzige wirksame Methode zur Bekämpfung und Ausrottung der Zoonose ist die Impfung aller anfälligen Wirte und die Eliminierung infizierter Tiere. Der gegen Rinderbrucellose entwickelte und vom USDA Animal Plant Health Inspection Service lizenzierte Impfstoff Brucella abortus (grobes LPS Brucella ) hat bei einigen Schweinen Schutz gezeigt und ist auch gegen B. suis- Infektion wirksam , jedoch gibt es derzeit keinen zugelassenen Impfstoff für Schweine Brucellose.
Biologische Kriegsführung
In den Vereinigten Staaten war B. suis 1952 der erste biologische Wirkstoff, der als Waffe eingesetzt wurde, und wurde mit B. suis- gefüllten Bomben, sogenannten M33-Streubomben , im Feld getestet . Es wird jedoch als eines der weniger gefährdeten Agenzien angesehen, da viele Infektionen asymptomatisch sind und die Sterblichkeit gering ist, aber es wird eher als ein handlungsunfähig machendes Agens verwendet.