2.1 invasivitet och systemisk infektion
i vilken utsträckning Salmonella serovars kommer in i den mänskliga livsmedelskedjan återspeglas av förmågan att både kolonisera matsmältningskanalen och invadera vävnaderna efter tarmkolonisering. Båda är relevanta eftersom båda leder till kontaminering av ägget om än på olika sätt.
infektion i kläckeriet kan resultera i omfattande horisontell överföring. Mottagligheten för invasion av Salmonella är emellertid också den största inom de första dagarna av kläckning, vilket kan leda till omfattande systemisk sjukdom.
vissa författare har rapporterat att stammar av S. Enteritidis PT4 var mer invasiva för unga kycklingar än stammar av PT7, 8 och 13a, och de föreslog att detta kan vara en av de faktorer som bidrog till inrättandet av S. enteritidis PT4 i Storbritannien (Hinton et al., 1990). Samma författare fann också att nyare isolat av S. Enteritidis PT4 var mer invasiva än stammar isolerade under tidigare år och föreslog att nyligen isolat av PT4 kan ha en förbättrad virulens för kycklingar (Hinton et al., 1990). Andra författare har inte funnit någon skillnad i invasivitet eller koloniseringsförmåga mellan olika fagtyper av S. Typhimurium (Barrow et al., 1987) eller S. Enteritidis men det verkar snarare vara stamrelaterat (Timoney et al., 1989; Poppe et al., 1993b; Gast och Benson, 1996). Den antigena strukturen verkar inte vara en viktig faktor i virulens, även om stammar med en skrynklig koloni och större mängder lipopolysackarider med hög molekylvikt (LPS) är mer virulenta för kycklingar, när de inokuleras parenteralt, när det gäller bakterieantal i mjälten, lokalisering i reproduktionsvägen och procent av förorenade ägg (Guard-Petter et al., 1996); de är också mer toleranta mot värme, syra och väteperoxid än icke-rynkade kolonier (Humphrey et al., 1996).
det verkar också vara en grad av organspecificitet så att annars identiska S. Enteritidis PT13-stammar som ursprungligen isolerades från äggstocken eller blodet visade skillnader i deras isolering från lever, mjälte och ceca efter experimentell oral ympning (Poppe et al., 1993a). Emellertid bildade äggstocksisolatet en hel och slät koloni, medan blodisolatet utvecklade ett korrugerat koloniutseende efter 2 dagars tillväxt vid rumstemperatur på Luria Bertani agar (C. Poppe, opublicerade data).
slumpmässiga mutagenesstudier har indikerat involvering av gener associerade med värdinteraktion, metabolism och stressresponser till följd av överlevnad i en miljö som Salmonella inte med all sannolikhet är idealiskt anpassad till (Turner et al., 1998; Morgan et al., 2004). Liknande studier med S. Gallinarum identifierade också välkända virulensgener (Shah et al., 2005).
typ tre sekretionssystem (TTSS)-1, kodat av Salmonella Pathogenicity Island (SPI)-1, är ansvarig för invasion av epitelceller, antingen in vitro eller in vivo (Gal usci nn och Curtiss, 1989). Generna som är involverade i SPI1-medierande invasion är mycket bevarade bland släktet Salmonella och frånvarande från genomerna hos nära släktingar, såsom Escherichia coli.
invasionsprocessens biologi är komplex och involverar inte bara SPI1 utan också SPI4 (Gerlach et al., 2008). Vidhäftning är en viktig initial process, även om rollen för <13 olika fimbriae uttryckta av Salmonella serovarer återstår att definieras fullständigt. Huvudfunktionen hos den SPI1-kodade t3ss-1-apparaten är att translokera <15 effektorproteiner i värdcellen (Ibarra och Steele-Mortimer, 2009). Dessa effektorproteiner kodas av gener belägna inom SPI1 på SPI5, på patogenitetsöar eller på bakteriofager. En delmängd av dessa, SipA, SipC, SopA, SopB, SopD, SopE och SopE2, ordnar om intracellulärt aktin för att främja bakteriell inträde i epitelceller. Mycket av arbetet har gjorts in vitro eller in vivo med hjälp av möss eller ligerade tarmslingor i kalvar. Det lilla arbetet som har gjorts med kycklingar indikerar att SPI1 är mindre viktigt för systemisk sjukdom (Jones et al., 2001) än det är för intestinal gastroenterit som indikerar vikten av icke-professionella fagocytiska celler i det senare, medan upptag från tarmen som det första steget av systemisk sjukdom involverar fagocytiska celler i Peyer-plåstret, cecal tonsil och andra cellkluster mer än epitelceller (Barrow et al., 2000).
flagellas roll är oklar. Att de inducerar inflammation efter erkännande via TLR5 är tydligt både hos däggdjur (Schmitt et al., 2001) och kycklingar och detta förklarar i viss utsträckning skillnaden mellan tarmsvaret på S. Typhimurium och S. Enteritidis, vilket resulterar i ett starkt inflammatoriskt svar, och svaret på nonflagellate S. Gallinarum och S. Pullorum, där man tror att invasionen sker i smyg i frånvaro av ett inflammatoriskt svar (Kaiser et al., 2000). Det kan vara signifikant att monofasiska stammar av S. Typhimurium har förekommit i flera länder hos grisar och fjäderfä (Parsons et al., 2013) och icke-rörliga derivat av S. Dublin har också dykt upp i USA.
om salmonellabakterier injiceras intravenöst i kycklingar tas de snabbt upp av makrofager i mjälten och levern. Hur bakterierna når dessa organ efter tarmkolonisering är oklart, även om det finns en indikation på att med S. Dublin är cellfria bakterier involverade.
när bakterierna blir lokaliserade i makrofager, är SPI1-gener normalt nedreglerade (Eriksson et al., 2003), även om detta inte sker med serovarer som S. Infantis och S. Montevideo (Imre et al., 2013), vilket delvis kan förklara åtminstone den reducerade virulensen hos sådana serovarer. Makrofager är den föredragna intracellulära nischen för persistens av Salmonella-serotyper i vävnad (Dunlap et al., 1992; Santos och B Brasiliumler, 2004). En viktig virulensfaktor som krävs för överlevnad i makrofager är typ III-sekretionssystemet kodat av SPI2 (T3SS-2) (ochman et al., 1996).
förmågan att motstå de intracellulära antibakteriella effekterna av reaktiva syre-och kvävearter och multiplicera är viktig. Nyckeln till detta är uttrycket av gener på TTSS-2 kodad av SPI2 på genomet, som är närvarande i alla medlemmar av arten S. enterica, men är frånvarande från Salmonella bongori eller E. coli (ochman och Groisman, 1996). T3SS – 2 translokerar minst 16 effektorproteiner i värdcellens cytosol, inklusive SpiC, SseF, SseG, SlrP, SspH1, SspH2, SifA, SifB, SseI, SseJ, PipB, PipB2, SseK1, SseK2, GogB och SopD2 (Abraham och Hensel, 2006). Även om de molekylära funktionerna är kända för några av dessa effektorproteiner, är det i de flesta fall oklart hur de bidrar till t3ss-2-medierad makrofagöverlevnad. Ett syfte med T3SS-2 verkar vara att förändra egenskaperna hos den Salmonellainnehållande vakuolen genom att manipulera vesikulära handelshändelser (Uchiya et al., 1999; Vazquez-Torres et al., 2000).
vissa bevis tyder på att spvRABCD-operonen också är involverad i interaktionen mellan Salmonellaserovarer och makrofager (Libby et al., 2000). Spv operon är belägen på virulensplasmider närvarande i ett litet antal S. enterica subsp. enterica serotyper, i allmänhet de som orsakar systemisk sjukdom (Gulig, 1990) eller på kromosomen av S. enterica subsp. arizonae serotyper (Libby et al., 2002).
invasivitet och systemisk infektion är sannolikt viktiga för infektion i reproduktionskanalen. Föreningen mellan serovarer och reproduktiv infektion som leder till förorenade ägg är dåligt förstådd, även om det finns en förening särskilt med vissa Grupp D-serovarer, nämligen serotypklustret som involverar S. Enteritidis, S. Gallinarum och S. Pullorum. Betydande experimentellt arbete med S. Enteritidis har visat att en andel infekterade ägg uppstår från infektioner i äggledaren och äggstocken. När det gäller S. Pullorum är detta en tydlig förening med ihållande S. Pulloruminfektion och infektion i äggstocken och äggledaren vilket resulterar i att <10% ägg smittas (Wigley et al., 2001). Både denna serovar och S. Gallinarum är sällan associerade idag med matförgiftning men är ändå modeller för vertikal överföring. Situationen med S. Gallinarum är inte lika tydlig som med S. Pullorum (Barrow & Neto, 2011) eftersom det, även om det finns betydande epidemiologiska bevis på vertikal överföring, är svårare att demonstrera detta experimentellt och det verkar troligt att fåglarnas genetiska bakgrund är en viktig faktor för om detta händer eller inte.
infektion av S. Enteritidis under läggningsperioden resulterar i produktion av infekterade ägg, som, om dessa är bördiga och kläckta, resulterar i omfattande infektion av avkomman, som själva fortsätter att utsöndra S. enteritidis tills de också kommer i låg.
