2.1 Invasività e infezione sistemica
La misura in cui i sierotipi di salmonella entrano nella catena alimentare umana si riflette nella capacità sia di colonizzare il tratto alimentare che di invadere i tessuti in seguito alla colonizzazione intestinale. Entrambi sono rilevanti poiché entrambi portano alla contaminazione dell’uovo anche se con mezzi diversi.
L’infezione nell’incubatoio può provocare un’estesa trasmissione orizzontale. Tuttavia, la suscettibilità all’invasione da parte della salmonella è anche la più grande entro i primi giorni dalla schiusa, che può portare a un’estesa malattia sistemica.
Alcuni autori hanno riferito che i ceppi di S. Enteritidis PT4 erano più invasivi per i giovani pulcini rispetto ai ceppi di PT7, 8 e 13a, e hanno suggerito che questo potrebbe essere uno dei fattori che hanno contribuito alla creazione di S. Enteritidis PT4 nel Regno Unito (Hinton et al., 1990). Gli stessi autori hanno anche scoperto che più recenti isolati di S. Enteritidis PT4 era più invasivo rispetto ai ceppi isolati negli anni precedenti e ha suggerito che recenti isolati di PT4 possono avere una maggiore virulenza per i polli (Hinton et al., 1990). Altri autori non hanno trovato alcuna differenza nella capacità di invasività o colonizzazione tra diversi tipi di fagi di S. Typhimurium (Barrow et al., 1987) o S. Enteritidis ma sembra piuttosto essere correlato al ceppo (Timoney et al., 1989; Poppe et al., 1993b; Gast e Benson, 1996). La struttura antigenica non sembra essere intrinsecamente un fattore importante nella virulenza, sebbene i ceppi con una colonia rugosa e maggiori quantità di lipopolisaccaridi ad alto peso molecolare (LPS) siano più virulenti per i polli, quando inoculati parenteralmente, in termini di conta batterica nella milza, localizzazione nel tratto riproduttivo e percentuale di uova contaminate (Guard-Petter et al., 1996); sono anche più tolleranti al calore, all’acido e al perossido di idrogeno rispetto alle colonie non increspate (Humphrey et al., 1996).
Sembra anche esserci un grado di specificità dell’organo in modo che i ceppi S. Enteritidis PT13 altrimenti identici originariamente isolati dall’ovaio o dal sangue mostrassero differenze nel loro isolamento da fegato, milza e ceca dopo inoculazione orale sperimentale (Poppe et al., 1993a). Tuttavia, l’isolato ovarico ha formato una colonia intera e liscia, mentre l’isolato sanguigno ha sviluppato un aspetto ondulato della colonia dopo 2 giorni di crescita a temperatura ambiente su Luria Bertani agar (C. Poppe, dati non pubblicati).
Studi di mutagenesi casuale hanno indicato il coinvolgimento di geni associati all’interazione dell’ospite, al metabolismo e alle risposte allo stress derivanti dalla sopravvivenza in un ambiente a cui la salmonella non è, con ogni probabilità, adattata idealmente (Turner et al., 1998; Morgan et al., 2004). Studi simili con S. Gallinarum hanno anche identificato noti geni di virulenza (Shah et al., 2005).
Il sistema di secrezione di tipo tre (TTSS)-1, codificato da Salmonella Pathogenicity Island (SPI)-1, è responsabile dell’invasione delle cellule epiteliali sia in vitro che in vivo (Galán e Curtiss, 1989). I geni coinvolti nell’invasione di mediazione SPI1 sono altamente conservati tra il genere Salmonella e assenti dai genomi di parenti stretti, come Escherichia coli.
La biologia del processo di invasione è complessa e coinvolge non solo SPI1 ma anche SPI4 (Gerlach et al., 2008). L’adesione è un processo iniziale vitale, anche se il ruolo delle <13 diverse fimbrie espresse dai sierotipi di salmonella rimane da definire pienamente. La funzione principale dell’apparato T3SS-1 codificato SPI1 è quella di traslocare <15 proteine effettrici nella cellula ospite (Ibarra e Steele-Mortimer, 2009). Queste proteine effettrici sono codificate da geni situati all’interno di SPI1 su SPI5, su isole di patogenicità o su batteriofagi. Un sottoinsieme di questi, SipA, SipC, SopA, SopB, SopD, SopE e SopE2, riorganizza l’actina intracellulare per promuovere l’ingresso batterico nelle cellule epiteliali. Gran parte del lavoro è stato fatto in vitro o in vivo usando topi o anse intestinali legate nei vitelli. Il poco lavoro che è stato fatto con i polli indica che SPI1 è meno importante per la malattia sistemica (Jones et al., 2001) di quanto lo sia per la gastroenterite intestinale che indica l’importanza delle cellule fagocitiche non professionali in quest’ultima, mentre l’assorbimento dall’intestino come primo stadio della malattia sistemica coinvolge le cellule fagocitiche nella patch di Peyer, nella tonsilla cecale e in altri gruppi di cellule più delle cellule epiteliali (Barrow et al., 2000).
Il ruolo dei flagelli non è chiaro. Che inducano l’infiammazione dopo il riconoscimento tramite TLR5 è chiaro sia nei mammiferi (Schmitt et al., 2001) e polli e questo spiega in una certa misura la differenza tra il intestinale risposta a S. Typhimurium e S. Enteritidis, che si traduce in una forte risposta infiammatoria, e la risposta al nonflagellate S. Gallinarum e S. Pullorum, dove si pensa che l’invasione avviene di nascosto, in assenza di una risposta infiammatoria (Kaiser et al., 2000). Potrebbe essere significativo che i ceppi monofasici di S. Il Typhimurium è apparso più recentemente in diversi paesi nei suini e nel pollame (Parsons et al., 2013) e derivati nonmotili di S. Dublin sono apparsi anche negli Stati Uniti.
Se i batteri della salmonella vengono iniettati per via endovenosa nei polli, vengono rapidamente assorbiti dai macrofagi nella milza e nel fegato. Come i batteri raggiungono questi organi dopo la colonizzazione intestinale non è chiaro, anche se vi è un’indicazione che con S. Dublin sono coinvolti batteri senza cellule.
Una volta che i batteri diventano localizzati all’interno dei macrofagi, i geni SPI1 sono normalmente downregulated (Eriksson et al., 2003), anche se questo non si verifica con sierotipi come S. Infantis e S. Montevideo (Imre et al., 2013), che può spiegare almeno in parte la ridotta virulenza di tali sierotipi. I macrofagi sono la nicchia intracellulare preferita per la persistenza dei sierotipi di Salmonella nel tessuto (Dunlap et al., 1992; Santos e Bäumler, 2004). Un fattore chiave di virulenza richiesto per la sopravvivenza nei macrofagi è il sistema di secrezione di tipo III codificato da SPI2 (T3SS-2) (Ochman et al., 1996).
La capacità di resistere agli effetti antibatterici intracellulari delle specie reattive dell’ossigeno e dell’azoto e di moltiplicarsi è importante. La chiave di questo è l’espressione dei geni sul TTSS-2 codificato da SPI2 sul genoma, che è presente in tutti i membri della specie S. enterica, ma sono assenti da Salmonella bongori o E. coli (Ochman e Groisman, 1996). Il T3SS-2 trasferisce almeno 16 proteine effettrici nel citosol della cellula ospite, tra cui SpiC, SseF, SseG, SlrP, SspH1, SspH2, SifA, SifB, SseI, SseJ, PipB, PipB2, SseK1, SseK2, GogB e SopD2 (Abraham and Hensel, 2006). Sebbene le funzioni molecolari siano note per alcune di queste proteine effettrici, nella maggior parte dei casi non è chiaro come contribuiscano alla sopravvivenza dei macrofagi mediata da T3SS-2. Uno scopo del T3SS-2 sembra alterare le proprietà del vacuolo contenente salmonella manipolando gli eventi di traffico vescicolare (Uchiya et al., 1999; Vazquez-Torres et al., 2000).
Alcune prove suggeriscono che l’operone spvRABCD è anche coinvolto nell’interazione dei sierotipi di salmonella con i macrofagi (Libby et al., 2000). L’operone spv si trova su plasmidi di virulenza presenti in un piccolo numero di S. enterica subsp. sierotipi di enterica, generalmente quelli che causano malattie sistemiche (Gulig, 1990), o sul cromosoma di S. enterica subsp. sierotipi di arizonae (Libby et al., 2002).
È probabile che l’invasività e l’infezione sistemica siano importanti per l’infezione del tratto riproduttivo. L’associazione tra i sierotipi e l’infezione riproduttiva che porta a uova contaminate è poco conosciuta, sebbene vi sia un’associazione in particolare con alcuni sierotipi del gruppo D, vale a dire il cluster del sierotipo che coinvolge S. Enteritidis, S. Gallinarum e S. Pullorum. Un considerevole lavoro sperimentale con S. Enteritidis ha dimostrato che una percentuale di uova infette deriva da infezioni dell’ovidotto e dell’ovaio. Nel caso di S. Pullorum questa è una chiara associazione con S persistente. Infezione da pulloro e infezione dell’ovaio e dell’ovidotto con conseguente infezione di < 10% di uova (Wigley et al., 2001). Sia questo serovar che S. Gallinarum sono raramente associati in questi giorni all’intossicazione alimentare, ma sono comunque modelli di trasmissione verticale. La situazione con S. Gallinarum non è così chiara come con S. Pullorum (Barrow & Neto, 2011) perché, sebbene vi sia una notevole evidenza epidemiologica di trasmissione verticale, è più difficile dimostrarlo sperimentalmente e sembra probabile che il background genetico degli uccelli sia un fattore importante nel fatto che ciò accada o meno.
L’infezione di S. Enteritidis durante il periodo di deposizione provoca la produzione di uova infette, che, se queste sono fertili e si schiudono, provocano un’infezione estesa della progenie, che continua a espellere S. Enteritidis fino a quando non entrano anche nella deposizione.
