2.1 invasiviteit en systemische infectie
de mate waarin Salmonella serovars in de menselijke voedselketen terechtkomen wordt weerspiegeld door het vermogen om zowel het spijsverteringskanaal te koloniseren als de weefsels binnen te dringen na darmkolonisatie. Beide zijn relevant omdat beide leiden tot verontreiniging van het ei, zij het op verschillende manieren.
infectie in de broederij kan resulteren in uitgebreide horizontale overdracht. De gevoeligheid voor invasie door Salmonella is echter ook het grootst in de eerste dagen na het uitkomen, wat kan leiden tot uitgebreide systemische ziekte.
sommige auteurs hebben gemeld dat stammen van S. Enteritidis PT4 invasiever waren voor jonge kuikens dan stammen van PT7, 8 en 13a, en zij suggereerden dat dit een van de factoren kon zijn die bijdroegen aan de oprichting van S. Enteritidis PT4 in het Verenigd Koninkrijk (Hinton et al., 1990). Dezelfde auteurs vonden ook dat recentere isolaten van S. Enteritidis PT4 was invasiever dan stammen geïsoleerd in voorgaande jaren en suggereerde dat recente isolaten van PT4 een verhoogde virulentie voor kippen kunnen hebben (Hinton et al., 1990). Andere auteurs hebben geen verschil gevonden in invasiviteit of kolonisatie vermogen tussen verschillende faag types van S. Typhimurium (Barrow et al., 1987) of S. Enteritidis, maar het lijkt eerder stam gerelateerd (Timoney et al., 1989; Poppe et al., 1993b; Gast and Benson, 1996). De antigene structuur lijkt niet inherent een belangrijke factor in virulentie te zijn, hoewel stammen met een gerimpelde kolonie en grotere hoeveelheden hoogmoleculaire lipopolysacchariden (LPS) virulenter zijn voor kippen, wanneer geïnoculeerd parenteraal, in termen van bacterietellingen in de milt, lokalisatie in het voortplantingskanaal, en percentage besmette eieren (Guard-Petter et al., 1996); ze zijn ook toleranter voor warmte, zuur en waterstofperoxide dan niet-gerookte kolonies (Humphrey et al., 1996).
er lijkt ook een zekere mate van orgaanspecificiteit te zijn, zodat anders identieke S. Enteritidis pt13 stammen die oorspronkelijk geïsoleerd waren uit de eierstok of het bloed, verschillen vertoonden in hun isolatie uit de lever, milt en ceca na experimentele orale inoculatie (Poppe et al., 1993a). Nochtans, vormde het ovariale isolaat een volledige en gladde kolonie, terwijl het bloedisolaat een golfkolonieverschijning na 2 dagen van groei bij kamertemperatuur op Luria Bertani agar ontwikkelde (C. Poppe, ongepubliceerde gegevens).Uit willekeurige mutagenesestudies is gebleken dat genen die geassocieerd zijn met gastheerinteractie, metabolisme en stressresponsen die het gevolg zijn van overleving in een omgeving waaraan Salmonella naar alle waarschijnlijkheid niet optimaal is aangepast (Turner et al., 1998; Morgan et al., 2004). Vergelijkbare studies met S. Gallinarum identificeerden ook bekende virulentiegenen (Shah et al., 2005).
type drie secretiesysteem (ttss)-1, gecodeerd door Salmonella Pathogenicity Island (SPI)-1, is verantwoordelijk voor invasie van epitheliale cellen in vitro of in vivo (Galán en Curtiss, 1989). De genen die betrokken zijn bij SPI1 die invasie bemiddelen zijn zeer behouden onder het geslacht Salmonella en afwezig in de genomen van naaste verwanten, zoals Escherichia coli.
de biologie van het invasieproces is complex en omvat niet alleen SPI1 maar ook SPI4 (Gerlach et al., 2008). Adhesie is een essentieel beginproces, hoewel de rol van de <13 verschillende fimbriae, uitgedrukt door Salmonella serovars, nog volledig moet worden gedefinieerd. De belangrijkste functie van het SPI1-gecodeerde t3ss-1 apparaat is het transloceren van <15 effectorproteïnen in de gastcel (Ibarra and Steele-Mortimer, 2009). Deze effectorproteã nen worden gecodeerd door genen die binnen SPI1 op SPI5, op pathogeniteitseilandjes, of op bacteriofagen worden gevestigd. Een subset van deze, Sipa, SipC, Sopa, SopB, SopD, SopE, en SopE2, herschikken intracellular actin om bacteriële ingang in epitheliale cellen te bevorderen. Veel van het werk is gedaan in vitro of in vivo met behulp van muizen of ligated intestinale lussen in kalveren. Het weinig werk dat is gedaan met kippen geeft aan dat SPI1 is minder belangrijk voor systemische ziekte (Jones et al., 2001) dan is het voor intestinale gastro-enteritis die het belang van niet-professionele fagocytic cellen in de laatste aangeeft, terwijl de opname van de darm als eerste stadium van systemische ziekte fagocytic cellen in de Peyer patch, cecal tonsil, en andere celclusters meer dan epitheliale cellen (Barrow et al., 2000).
de rol van flagella is onduidelijk. Dat ze ontstekingen veroorzaken na herkenning via TLR5 is duidelijk, zowel bij zoogdieren (Schmitt et al., 2001) en kippen en dit verklaart tot op zekere hoogte het verschil tussen de intestinale respons op S. Typhimurium en S. Enteritidis, die resulteert in een sterke ontstekingsreactie, en de respons op de nonflagellaten S. Gallinarum en S. Pullorum, waar men denkt dat invasie plaatsvindt door stealth in de afwezigheid van een ontstekingsreactie (Kaiser et al., 2000). Het kan belangrijk zijn dat monofasische stammen van S. Typhimurium zijn meer recent verschenen in verschillende landen bij varkens en pluimvee (Parsons et al., 2013) en niet-beweeglijke derivaten van S. Dublin zijn ook verschenen in de Verenigde Staten.
als Salmonella-bacteriën intraveneus in kippen worden geïnjecteerd, worden ze snel opgenomen door macrofagen in de milt en de lever. Hoe de bacteriën deze organen bereiken na darmkolonisatie is onduidelijk, hoewel er een indicatie is dat er bij S. Dublin celvrije bacteriën betrokken zijn.
zodra de bacteriën gelokaliseerd zijn binnen macrofagen, worden SPI1-genen normaal downregulated (Eriksson et al., 2003), hoewel dit niet voorkomt bij serovars zoals S. Infantis en S. Montevideo (Imre et al., 2013), die ten minste gedeeltelijk de verminderde virulentie van dergelijke serovars kan verklaren. Macrofagen zijn de geprefereerde intracellulaire niche voor persistentie van Salmonella serotypen in weefsel (Dunlap et al., 1992; Santos and Bäumler, 2004). Een belangrijke virulentiefactor die nodig is voor overleving in macrofagen is het type III secretiesysteem gecodeerd door SPI2 (T3ss-2) (Ochman et al., 1996).
het vermogen om de intracellulaire antibacteriële effecten van reactieve zuurstof-en stikstofsoorten te weerstaan en zich te vermenigvuldigen is belangrijk. De sleutel hiervoor is de expressie van genen op de ttss-2 gecodeerd door SPI2 op het genoom, die aanwezig is in alle leden van de soort S. enterica, maar afwezig zijn in Salmonella bongori of E. coli (Ochman and Groisman, 1996). De T3SS-2 transloceert ten minste 16 effectorproteã nen in de gastheercel cytosol, met inbegrip van SpiC, SseF, SseG, SlrP, SspH1, SspH2, SifA, SifB, SseI, SseJ, PipB, PipB2, SseK1, SseK2, GogB, en SopD2 (Abraham en Hensel, 2006). Hoewel de moleculaire functies voor sommige van deze effectorproteã nen bekend zijn, blijft het in de meeste gevallen onduidelijk hoe zij aan t3ss-2-bemiddelde macrofaagoverleving bijdragen. Een doel van de T3SS-2 lijkt te veranderen van de eigenschappen van de Salmonella-bevattende vacuole door het manipuleren van vesiculaire trafficking gebeurtenissen (uchiya et al., 1999; Vazquez-Torres et al., 2000).Er zijn aanwijzingen dat het spvrabcd-operon ook betrokken is bij de interactie van Salmonella serovars met macrofagen (Libby et al., 2000). Het SPV operon bevindt zich op virulentie plasmiden aanwezig in een klein aantal S. enterica subsp. enterica serotypen, in het algemeen degenen die systemische ziekte veroorzaken (Gulig, 1990), of op het chromosoom van S. enterica subsp. arizonae serotypen (Libby et al., 2002).Invasiviteit en systemische infectie zijn waarschijnlijk belangrijk voor infectie van het voortplantingskanaal. De associatie tussen serovars en reproductieve infectie die leidt tot besmette eieren is slecht begrepen, hoewel er een associatie is met bepaalde groep D serovars, namelijk de serotypiecluster van S. Enteritidis, S. Gallinarum en S. Pullorum. Uit aanzienlijk experimenteel onderzoek met S. Enteritidis is gebleken dat een deel van de geïnfecteerde eieren het gevolg is van infecties van de eileider en de eierstok. In het geval van S. Pullorum is dit een duidelijke associatie met persistente S. Pullorum-infectie en infectie van de eierstok en de eileider, resulterend in infectie van <10% van de eieren (Wigley et al., 2001). Zowel deze serovar als S. Gallinarum worden tegenwoordig zelden geassocieerd met voedselvergiftiging, maar zijn niettemin modellen van verticale transmissie. De situatie met S. Gallinarum is niet zo duidelijk als met S. Pullorum (Barrow & Neto, 2011) omdat, hoewel er aanzienlijke epidemiologische aanwijzingen zijn voor verticale transmissie, het moeilijker is om dit experimenteel aan te tonen en het waarschijnlijk is dat de genetische achtergrond van de vogels een belangrijke factor is in de vraag of dit gebeurt of niet.
infectie van S. Enteritidis tijdens de legperiode leidt tot de productie van geïnfecteerde eieren, die, als deze vruchtbaar zijn en uitkomen, leiden tot uitgebreide infectie van de nakomelingen, die zelf S. Enteritidis blijven uitscheiden totdat zij ook in de legperiode komen.
