2.1 inwazyjność i zakażenie układowe
stopień, w jakim serokowary Salmonella dostają się do łańcucha pokarmowego człowieka, odzwierciedla zdolność zarówno do kolonizacji przewodu pokarmowego, jak i inwazji tkanek po kolonizacji jelit. Oba są istotne, ponieważ oba prowadzą do zanieczyszczenia jaja, choć w inny sposób.
infekcja w wylęgarni może spowodować rozległe przenoszenie poziome. Jednak podatność na inwazję salmonelli jest również największa w ciągu pierwszych kilku dni wylęgu, co może prowadzić do rozległych chorób ogólnoustrojowych.
niektórzy autorzy donoszą, że szczepy S. Enteritidis PT4 były bardziej inwazyjne dla młodych piskląt niż szczepy PT7, 8 i 13A i zasugerowali, że może to być jeden z czynników, które przyczyniły się do powstania S. Enteritidis PT4 w Wielkiej Brytanii (Hinton et al., 1990). Ci sami autorzy odkryli również, że nowsze Izolaty S. Enteritidis PT4 były bardziej inwazyjne niż szczepy wyizolowane w poprzednich latach i sugerowały, że niedawne Izolaty PT4 mogą mieć zwiększoną zjadliwość u kurcząt(Hinton et al., 1990). Inni autorzy nie znaleźli różnicy w inwazyjności lub zdolności kolonizacyjnej między różnymi rodzajami fagów S. Typhimurium (Barrow et al., 1987) lub S. Enteritidis, ale raczej wydaje się być związany z szczepem (Timoney et al., 1989; Poppe et al., 1993b; Gast and Benson, 1996). Struktura antygenowa nie wydaje się być z natury głównym czynnikiem zjadliwości, chociaż szczepy z pomarszczoną Kolonią i większymi ilościami lipopolisacharydów o dużej masie cząsteczkowej (LPS) są bardziej wirulentne dla kurcząt, gdy są szczepione pozajelitowo, pod względem liczby bakterii w śledzionie, lokalizacji w drogach rozrodczych i odsetka zanieczyszczonych jaj (Guard-Petter et al., 1996); są one również bardziej tolerancyjne na ciepło, kwas i nadtlenek wodoru niż kolonie niezniszczalne (Humphrey et al., 1996).
wydaje się również, że istnieje pewien stopień specyficzności narządowej, tak że identyczne szczepy S. Enteritidis PT13 pierwotnie wyizolowane z jajnika lub krwi wykazały różnice w ich izolacji z wątroby, śledziony i ceca po eksperymentalnym szczepieniu doustnym (Poppe et al., 1993a). Jednak izolat jajnikowy utworzył całą i gładką kolonię, podczas gdy izolat krwi rozwinął falisty wygląd kolonii po 2 dniach wzrostu w temperaturze pokojowej na agarze Luria Bertani (C. Poppe, niepublikowane dane).
losowe badania mutagenezy wykazały udział genów związanych z interakcją gospodarza, metabolizmem i odpowiedziami na stres wynikającymi z przeżycia w środowisku, do którego Salmonella nie jest, według wszelkiego prawdopodobieństwa, idealnie przystosowana (Turner et al., 1998; Morgan et al., 2004). Podobne badania z wykorzystaniem S. Gallinarum również zidentyfikowały dobrze znane geny zjadliwości (Shah et al., 2005).
System wydzielania typu trzeciego (TTSS)-1, kodowany przez wyspę patogenności salmonelli (SPI)-1, jest odpowiedzialny za inwazję komórek nabłonkowych in vitro lub in vivo (Galán i Curtiss, 1989). Geny biorące udział w inwazji SPI1 są silnie zachowane wśród rodzaju Salmonella i nieobecne w genomach bliskich krewnych, takich jak Escherichia coli.
Biologia procesu inwazji jest złożona i obejmuje nie tylko SPI1, ale także SPI4 (Gerlach et al., 2008). Adhezja jest ważnym procesem początkowym, chociaż rola <13 różnych fimbriae wyrażonych przez serokowary salmonelli pozostaje do pełnego zdefiniowania. Główną funkcją aparatu kodowanego SPI1 T3SS-1 jest translokacja <15 białek efektorowych do komórki gospodarza (Ibarra i Steele-Mortimer, 2009). Białka efektorowe są kodowane przez geny zlokalizowane w obrębie SPI1 na SPI5, na wysepkach patogennych lub na bakteriofagach. Podzbiór tych, SipA, SipC, SopA, SopB, SopD, SopE i SopE2, zmienia układ wewnątrzkomórkowej aktyny w celu promowania wnikania bakterii do komórek nabłonkowych. Znaczna część prac została wykonana in vitro lub in vivo przy użyciu myszy lub podwiązanych pętli jelitowych u cieląt. Mała praca, która została wykonana z kurcząt wskazuje, że SPI1 jest mniej ważne dla chorób ogólnoustrojowych (Jones et al., 2001) niż w przypadku zapalenia żołądka i jelit wskazującego na znaczenie nieprofesjonalnych komórek fagocytarnych w tym ostatnim, podczas gdy wychwyt z jelita jako pierwszy etap choroby ogólnoustrojowej obejmuje komórki fagocytarne w plastrze Peyera, migdałku kątowym i innych skupiskach komórek więcej niż komórki nabłonkowe (Barrow et al., 2000).
rola wici jest niejasna. To, że wywołują one stan zapalny po rozpoznaniu za pomocą TLR5, jest jasne zarówno u ssaków (Schmitt et al., 2001) i kurcząt, a to wyjaśnia w pewnym stopniu różnicę między odpowiedzią jelitową Na S. Typhimurium i S. Enteritidis, co powoduje silną odpowiedź zapalną, a odpowiedzią na nieflagellatowe S. Gallinarum i S. Pullorum, gdzie uważa się, że inwazja odbywa się przez ukrycie w przypadku braku odpowiedzi zapalnej (Kaiser et al., 2000). Może być istotne, że jednofazowe szczepy S. Typhimurium pojawiają się niedawno w kilku krajach u świń i drobiu (Parsons et al., 2013) i niemotylowe pochodne S. Dublin pojawiły się również w Stanach Zjednoczonych.
jeśli bakterie salmonelli są wstrzykiwane dożylnie kurczętom, są one szybko pobierane przez makrofagi w śledzionie i wątrobie. Sposób, w jaki bakterie docierają do tych narządów po kolonizacji jelitowej, jest niejasny, choć istnieją przesłanki wskazujące na to, że u S. Dublin występują bakterie bezkomórkowe.
po zlokalizowaniu bakterii w makrofagach geny SPI1 są zwykle obniżane (Eriksson et al., 2003), chociaż nie występuje to w przypadku serowarów takich jak S. Infantis i S. Montevideo (Imre et al., 2013), co może częściowo tłumaczyć co najmniej zmniejszoną zjadliwość takich serotypów. Makrofagi są preferowaną niszą wewnątrzkomórkową dla utrzymywania się serotypów salmonelli w tkankach (Dunlap et al., 1992; Santos i Bäumler, 2004). Kluczowym czynnikiem zjadliwości wymaganym do przeżycia makrofagów jest system wydzielania typu III kodowany przez SPI2 (T3ss-2) (Ochman i wsp ., 1996).
ważna jest odporność na wewnątrzkomórkowe działanie antybakteryjne reaktywnych form tlenu i azotu oraz namnażanie się. Kluczem do tego jest ekspresja genów na TTSS-2 kodowanych przez SPI2 w genomie, który jest obecny u wszystkich członków gatunku S. enterica, ale nie ma go u Salmonella bongori lub E. coli (Ochman i Groisman, 1996). T3SS – 2 translokuje co najmniej 16 białek efektorowych do cytozolu komórki gospodarza, w tym SpiC, Ssef, SseG, SlrP, SspH1, SspH2, SifA, SifB, SseI, SseJ, PipB, PipB2, SseK1, SseK2, GogB i SopD2 (Abraham and Hensel, 2006). Chociaż funkcje molekularne są znane dla niektórych z tych białek efektorowych, w większości przypadków pozostaje niejasne, w jaki sposób przyczyniają się one do przeżycia makrofagów za pośrednictwem t3ss-2. Jednym z celów t3ss – 2 wydaje się zmieniać właściwości wakuoli zawierającej salmonellę poprzez manipulowanie pęcherzykowymi zdarzeniami przemytu (Uchiya et al., 1999; Vazquez-Torres et al., 2000).
niektóre dowody sugerują, że OPERON spvRABCD jest również zaangażowany w interakcje serowarów salmonelli z makrofagami (Libby et al., 2000). OPERON spv znajduje się na plazmidach wirulencji obecnych w niewielkiej liczbie S. enterica subsp. serotypy enterica, na ogół te, które powodują chorobę układową (Gulig, 1990), lub na chromosomie S. enterica subsp. arizonae serotypes (Libby et al., 2002).
Związek między serotypami a infekcją rozrodczą prowadzącą do zakażonych jaj jest słabo poznany, chociaż istnieje związek szczególnie z niektórymi serotypami grupy D, a mianowicie klastrem serotypów obejmującym S. Enteritidis, S. Gallinarum i S. Pullorum. Znaczące prace eksperymentalne z S. Enteritidis wykazały, że część zakażonych jaj powstaje w wyniku infekcji jajnika i jajnika. W przypadku S. Pullorum jest to wyraźne powiązanie z trwałym S. Zakażenie Pullorum i zakażenie jajnika i jajowodu, w wyniku czego <10% jaj jest zakażonych (Wigley et al., 2001). Zarówno ten serowar, jak i S. Gallinarum są obecnie rzadko kojarzone z zatruciem pokarmowym, ale mimo to są modelami przenoszenia pionowego. Sytuacja z S. Gallinarum nie jest tak jasna jak z S. Pullorum (Barrow & Neto, 2011), ponieważ chociaż istnieją znaczne dowody epidemiologiczne na przenoszenie pionowe, trudniej jest to wykazać doświadczalnie i wydaje się prawdopodobne, że tło genetyczne ptaków jest ważnym czynnikiem w tym, czy tak się dzieje, czy nie.
zakażenie S. Enteritidis w okresie nieśności powoduje produkcję zakażonych jaj, które, jeśli są płodne i wykluły się, skutkuje rozległym zakażeniem potomstwa, które samo wydala S. Enteritidis, dopóki nie dojdzie do nieśności.
