Научная статья на тему 'Растения как резервуар и источник возбудителей пищевых инфекций'

Растения как резервуар и источник возбудителей пищевых инфекций Текст научной статьи по специальности «Биологические науки»

CC BY
556
115
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
АГРОКУЛЬТУРЫ / ПИЩЕВЫЕ ИНФЕКЦИИ / FOODBORNE INFECTIONS / ПОЛИГОСТАЛЬНОСТЬ / СЕКРЕТОРНАЯ СИСТЕМА III ТИПА / TYPE III SECRETION SYSTEM / AGRICULTURAL PLANTS / POLYHOSTALITY

Аннотация научной статьи по биологическим наукам, автор научной работы — Пушкарева В.И., Литвин В.Ю., Ермолаева С.А.

С экологических позиций обсуждается проблема инфекций, связанных с сельскохозяйственными растениями как фактором передачи возбудителей. Рассматриваются закономерности существования иерсиний, листерий, сальмонелл, эшерихий и других возбудителей в почвенных (водных) биоценозах, симбиотические связи с разнообразными хозяевами (полигостальность, полипатогенность). На основе собственных исследований и данных литературы сформулированы обобщенные понятия об экологии бактерий, вызывающих «пищевые инфекции», а также показана связь секреторной системы III типа и основного фактора патогенности листерий листериолизина О с полипатогенностью способностью вызывать повреждения клеток человека, животных и растений.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по биологическим наукам , автор научной работы — Пушкарева В.И., Литвин В.Ю., Ермолаева С.А.

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Plants as Reservoir and Source of Foodborne Infections

The review discusses ecological and epidemiological aspects of foodborne infections associated with consumption of contaminated vegetables and a role of agricultural plants as a factor of infection transmission. A special attention is given to specific features such as polyhostality and psychrophilicity that provide wide spreading of causative agents of foodborne infections like Yersinia spp., Listeria monocytogenes, Salmonella spp., Escherichia coli, in natural ecosystems. Molecular factors involved in interactions of pathogenic bacteria with eukaryotes including protozoa, plants and mammals such as Type III Secretion System or Listeria monocytogenes haemolysin Listeriolysin O are described and their role in polyhostality is discussed. Some general conclusions concerning ecology of pathogenic bacteria are made on the base of own results and bibliographic data.

Текст научной работы на тему «Растения как резервуар и источник возбудителей пищевых инфекций»

Растения как резервуар и источник возбудителей пищевых инфекций

B.И. Пушкарева (vpushkareva@inbox.ru), В.Ю. Литвин

C.А. Ермолаева (sveta_ermolaeva@list.ru)

ФГБУ «Научно-исследовательский институт эпидемиологии и микробиологии им. Н.Ф. Гамалеи» Минздравсоцразвития России, Москва

Резюме

С экологических позиций обсуждается проблема инфекций, связанных с сельскохозяйственными растениями как фактором передачи возбудителей. Рассматриваются закономерности существования иерсиний, листерий, сальмонелл, эше-рихий и других возбудителей в почвенных (водных) биоценозах, симбиотические связи с разнообразными хозяевами (полигостальность, полипатогенность). На основе собственных исследований и данных литературы сформулированы обобщенные понятия об экологии бактерий, вызывающих «пищевые инфекции», а также показана связь секреторной системы III типа и основного фактора патогенности листерий - листериолизина О с полипатогенностью - способностью вызывать повреждения клеток человека, животных и растений.

Ключевые слова: агрокультуры, пищевые инфекции, полигостальность, секреторная система III типа

Plants as Reservoir and Source of Foodborne Infections

V.I. Pushkareva (vpushkareva@inbox.ru), \V.Yu . Litvirj S.A. Ermo-laeva (sveta_ermolaeva@list.ru)

N.F. Gamaleya Research Institute of Epidemiology and Microbiology, Ministry of Health and Social Development of the Russian Federation, Moscow Abstract

The review discusses ecological and epidemiological aspects of foodborne infections associated with consumption of contaminated vegetables and a role of agricultural plants as a factor of infection transmission. A special attention is given to specific features such as polyhostality and psychrophilicity that provide wide spreading of causative agents of foodborne infections like Yersinia spp., Listeria monocytogenes, Salmonella spp., Escherichia coli, in natural ecosystems. Molecular factors involved in interactions of pathogenic bacteria with eukaryotes including protozoa, plants and mammals such as Type III Secretion System or Listeria monocytogenes haemolysin Listeriolysin O are described and their role in polyhostality is discussed. Some general conclusions concerning ecology of pathogenic bacteria are made on the base of own results and bibliographic data.

Key words: agricultural plants, foodborne infections, polyhostality, Type III Secretion System

Почва и вода - естественная среда обитания не только «своих» микроорганизмов, но нередко и возбудителей сапронозных инфекций (легионелл, холерных вибрионов, иерсиний, листерий, псевдомонад). Список постоянно пополняется за счет представителей семейств энтеро-бактерий, буркхолдерий и др.

В истории развития учения о сапронозах - особом классе инфекционных болезней, возбудители которых являются полноправными сочленами наземных, почвенных и водных экосистем, - сформировались четкие экологические и эпидемиологические критерии:

• из почв и водоемов микроорганизмы проникают в наземные экосистемы, заражая животных, человека и даже растения;

• возбудители сапронозов характеризуются поли-гостальностью - широким кругом потенциальных хозяев - от простейших до приматов и от прокариотных водорослей до высших растений, в том числе и сельскохозяйственных, а также полипатогенностью - своеобразием патогенеза

инфекции у каждого вида; бактерии обладают способностью легко находить и менять хозяев;

• экологическая пластичность и адаптация к изменчивым условиям окружающей среды позволяют им не только быть активными сочленами почвенных и водных экосистем (циркуляция), но и, при необходимости, переходить в покоящееся (некультивируемое) состояние (резервацию);

• специфические природные резервуары и источники возбудителей и «веерный» характер эпидемических проявлений - заражение от общего источника;

• антропургические очаги сапронозов, эпидемическая опасность которых связана в основном с животными и растениями агроценозов, могут служить мощным вторичным резервуаром возбудителей [10, 11, 19].

Постановка вопроса о патогенных бактериях, общих для человека, животных и растений, в свое время нашла отражение в ряде публикаций

[1, 3 - 5, 8, 10 - 15, 22], однако вплоть до последнего десятилетия это направление опиралось на недостаточную доказательную базу.

Остается недооцененной эпидемиологическая и эпизоотологическая актуальность проблемы, несмотря на растущую роль овощных культур в заболеваемости иерсиниозами, сальмонеллезом, эшерихиозом, листериозом и другими пищевыми инфекциями и интоксикациями [14, 23 - 26, 30, 31, 38, 48, 52]. Следует отметить, что в последние годы интерес к данной проблеме возрастает: это связано прежде всего с глобализацией экономики, что обусловливает трансконтинентальное перемещение огромных объемов овощей, фруктов, других продуктов по водным, воздушным, наземным путям и возможное распространение возбудителей пищевых инфекций не только в страны с низким уровнем санитарно-эпидемиологического и ветеринарного контроля, но и во вполне благополучные по этим параметрам государства.

Современная пищевая индустрия направлена на внедрение новых технологий и новых продуктов, которые приводят к изменению пищевого поведения населения, к отказу от национальных традиций в пользу так называемого биогенного питания, а также внедрение вегетарианства, фаст-фуда, введение в рацион проростков ряда агрокультур: люцерны, бобов, клевера, редиса, а также других растений, не подвергающихся тепловой обработке, которые наряду с привычными овощными культурами занимают все больший удельный вес в питании современных жителей городов. Следствием структурных изменений в рационе является возникновение вспышек пищевых токсикоинфекций, часто неясной этиологии, которые всегда носят резонансный характер и нередко остаются нерасшифрованными, с невыявленными резервуарами и источниками возбудителя.

В масштабе России (по данным Федерального центра гигиены и эпидемиологии Роспотребнадзо-ра) частота острых кишечных инфекций (ОКИ) установленной этиологии выросла за 2010 год на 14% (223 303 случая), тогда как неизвестной этиологии - на 18,6%, что составило 570 531 случай [21]. Заболеваемость, в частности, иерсиниозами, сальмонеллезом, эшерихиозом в нашей стране, в Европе и Новом Свете нередко связана с употреблением продуктов растительного происхождения, что побудило к интенсивным исследованиям в этом направлении. Среди многих патогенных и потенциально патогенных бактерий, взаимодействующих с растениями, внимание привлекли иерсинии, сальмонеллы, эшерихии, клебсиеллы, эрвинии, а из грамположительных бактерий - листерии (табл. 1).

Грамотрицательные микроорганизмы

Иерсинии. Из 11 видов, принадлежащих к роду Yersinia (семейство Enterobacteriaceae), наибольшую этиологическую значимость в патологии человека и животных имеют Y. pseudotuberculosis,

Y. enterocolitica (Y. pestis в данном обзоре не рассматриваются). Отличительной особенностью этих микроорганизмов в сравнении с другими представителями энтеробактерий является их способность к размножению и накапливанию на живых и неживых объектах окружающей среды при низких положительных температурах - психрофильность. При обитании в различных почвах и водоемах иерсинии используют автотрофный тип метаболизма, что не только не снижает потенциала их вирулентности, а, напротив, активизирует основные факторы их патогенности - способность к адгезии, инвазии, колонизации, устойчивость к фагоцитозу простейшими, токсигенность. Экология возбудителей определяет и характер эпидемиологических проявлений иерсиниозов - заражение от общего источника по принципу «веера».

Эпидемиологический анализ многочисленных и постоянных вспышек иерсиниозов в ряде регионов России, а также в странах Западной Европы показал, что при псевдотуберкулезе, реже - при кишечном иерсиниозе, фактором передачи возбудителя являются овощные культуры либо салаты, приготовленные из них [7, 8, 14]. Экспериментальные исследования прошлых лет по взаимодействию иерсиний, не являющихся фитопатогенами, и овощных культур выявили проникновение из ризосферы через корневые волоски в проростки капусты, салата, бобовых как Y. pseudotuberculosis, так и Y. enterocolitica, которые накапливались в высоких концентрациях в стеблях и листьях растений. В.А. Гордейко [5] при изучении циркуляции иерсиний в агроценозах доказал, в том числе и экспериментальным путем, роль капусты, а также силоса, приготовленного из трав, произрастающих на полях орошения, как фактора передачи кишечных иерсиний животным.

Наши работы по заражению кишечными иер-синиями проростков капусты, листового салата, выращенных в почве, показали присутствие возбудителей в растениях на протяжении 21 суток и более [22]. Специальный опыт по скармливанию побегов капусты и салата, зараженных Y. pseudotuberculosis, зеленоядным грызунам-полевкам доказал наличие возбудителя в кишечнике (выделение с фекалиями), а также появление антител в крови животных через 14 суток после кормления. Мы предположили, что существует принципиальная возможность передачи возбудителя алиментарным путем, а циркуляция иерсиний по цепочке «почва - растение - животное» вполне реальна в природных экологических системах [9, 10].

Поедание зараженных побегов зеленоядными грызунами приводило к их инфицированию и сопровождалось неоднократной изоляцией культур иерсиний из кишечного содержимого [5, 22].

На модели проростков картофеля также были показаны проникновение псевдотуберкулезного микроба внутрь растения и миграция в апикальную часть стебля и листьев, причем после высева бак-

Таблица 1.

Взаимодействие возбудителей инфекций, передающихся алиментарным путем, с растениями

Виды бактерий Агрокультуры Литература

Yersinia enterocolitica Листовой салат, капуста [5, 22]

Y. pseudotuberculosis Капуста, салат, женьшень, кирказон, картофель, бобовые [5, 12, 14]

Salmonella spp. Листовой салат, редис, люцерна, перец, томаты, кинза, соя [3, 23 - 26, 29, 32]

Klebsiella spp. Кукуруза, люцерна [54]

Erwinia carotovora Редис, сельдерей, морковь, капуста, картофель, бахчевые [52]

Escherichia coli 057:H7 Редис, салат, шпинат, проростки бобовых, злаковых [31, 32, 35 - 37, 43, 44, 55]

E. coli 0104:H4 Огурцы, лук, проростки бобовых [6]

Listeria monocytogenes EGD Мангольд, салат, морковь, проростки злаковых [4, 15]

L. monocytogenes Петрушка [38]

териальных культур из растений их вирулентность сохранялась [12].

Наиболее детальное и разностороннее изучение воздействия Y. pseudotuberculosis на клеточные культуры капусты Brassica oleracea и дальневосточных растений несельскохозяйственного назначения (женьшеня, кирказона, воробейника) проведено Е.В. Персияновой [14]. Следует отметить эпидемиологические аспекты работы, поскольку крупные вспышки псевдотуберкулеза («дальневосточной скарлатиноподобной лихорадки») на Дальнем Востоке возникали в 97,5% случаев после употребления в пищу капусты либо салатов из свежих овощей. Расшифровка всех случаев заболеваний на протяжении многих лет доказала основную роль овощей как резервуара и источника возбудителя псевдотуберкулеза.

Экспериментальным путем на клеточном и ультраструктурном уровнях выявлено быстрое накопление Y. pseudotuberculosis в каллусах (клеточных культурах) капусты после инфицирования - их численность возрастала в течение трех суток в 100 тыс. раз и сохранялась до 60 суток даже на отмирающих тканях каллусов. Трансмиссионная электронная микроскопия инфицированных каллусов, проведенная в динамике, выявила адгезию бактерий к клеточной стенке капусты на вторые сутки с последующим лизисом и размножением возбудителя в межклеточном пространстве. В более поздние сроки (трое - пять суток) зарегистрировано очевидное фитопатогенное воздействие иерсиний на клетки-мишени. По мнению авторов, внутриклеточная локализация бактерий в растениях защищает их от воздействия пищеварительных ферментов ЖКТ теплокровных при поедании растительной пищи и позволяет иерсиниям с пищевым комком достигать тонкого кишечника, где переваривается пища. Возбудитель при этом высвобождается и проникает в эпителий, реализуя инфекционный процесс в организме человека или животного.

Изучение изолированного воздействия термостабильного и термолабильного токсинов Y. pseudotuberculosis (относящихся к основным факторам в патогенности) на клетки растений-эндемиков (женьшеня, кирказона, табака) показало, что они влияют на рост и развитие культур женьшеня и кирказона, вызывая некроз, и не влияют на клетки табака.

Резюмируя полученные данные, можно утверждать, что иерсинии при контакте с различными овощными растениями вступают в симбиотические отношения по типу «паразит - хозяин», реализуют свой потенциал патогенности, используя адгезив-но-инвазивные свойства, а также токсины, что в конечном итоге приводит к гибели клетки хозяина, то есть возбудители болезней животных и человека проявляют фитопатогенные свойства.

Сальмонеллы. В структуре пищевых ток-сикоинфекций сальмонеллез занимает одно из ведущих мест, может носить как вспышеч-ный, так и спорадический характер. Возбудитель инфекции - Salmonella spp. (семейство Enterobacteriaceae) отличается необычайной вариабельностью (известно более 2500 сероваров) благодаря генетической изменчивости генов-флагеллинов. Несмотря на то что бактерии относят к классу антропозоонозов, некоторые виды (S. enterica, S. infantis, S. anatum и др.) адаптированы к длительному существованию во внешней среде (почве, воде, субстратах агрокомплексов). Микроорганизмы обладают широким диапазоном экологической толерантности к абиотическим факторам (температура, влажность, рН) и вовлекаются во взаимодействие со множеством хозяев - простейшими, гидробионтами, дикими и сельскохозяйственными животными и даже растениями, то есть несут все признаки полигостальности и поли-патогенности [9, 16 - 18], что характерно главным образом для возбудителей сапронозов.

Интерес к изучению растений как возможных резервуарных хозяев сальмонелл возник в свя-

зи с неоднократными вспышками инфекции, обусловленными употреблением в пищу проростков бобовых культур, разных видов листового салата, перцев, томатов в сыром виде [3, 24, 25, 29]. Неоднократно доказана роль листового салата как источника сальмонелл при расшифровке вспышек пищевых инфекций, возникших в последнее десятилетие в Америке, Австралии, Финляндии, Англии [30, 32]. Предполагалось, что бактерии контамини-ровали растения в поле при использовании ирригационной воды для полива и попадании навоза в почву, при этом сальмонеллы быстро колонизировали поверхность листьев, стебля (филлосферу) и длительно существовали в опасных концентрациях на протяжении всей технологической цепи, вплоть до сбора урожая и реализации продукции.

Опыты по интродукции Б. typhimurium в ризосферу листового салата и редиса, выращенных в дерново-подзолистой почве, выявили длительную персистенцию сальмонелл (24 суток) в прикорневой зоне растений, а также миграцию в наземные органы - листья и стебли. Доказана принципиальная возможность «выноса» возбудителя из почвенной экосистемы вместе с агрокультурами в наземную [3].

Предприняты экспериментальные оценки возможности сальмонелл (использовался GFP-мутант, продуцирующий зеленый флюоресцирующий белок) колонизировать вегетирующие растения салата в условиях фитокамер (температура 28 оС и высокая влажность), а также в оранжерее (теплице): через трое суток концентрация сальмонелл в филлосфере салата достигала опасных показателей - 107 КОЕ/г листа, то есть увеличивалась в 155 раз в сравнении с исходной, причем молодые растения накапливали возбудителей в большей степени, чем зрелые. Интересно отметить, что после сбора урожая молодых растений салата концентрация сальмонелл резко возрастала - в 750 раз, тогда как при срезывании старых листьев - только в 150 раз, таким образом, возраст растительной модели определял степень накопления возбудителя [32].

Моделирование условий, приближенных к естественным, в закрытом грунте (теплицы, оранжереи) позволяет воспроизвести пути распространения возбудителя: от контаминации овощей в местах произрастания до доставки их на предприятия по хранению и реализации продукции населению. Предполагается, что после контаминации растений в поле (достаточно десятка микробных клеток) бактерии стремительно накапливаются в процессе сбора и хранения урожая, становясь фактором риска при употреблении продукта в пищу. Данная работа направлена на коррекцию стратегии санитарного контроля агрокультур.

Известно множество крупных вспышек саль-монеллеза, связанных с употреблением томатов [25, 26]. Эксперименты по взаимодействию Б. enterica восьми сероваров с растениями то-

матов выявили низкий (менее 50%) уровень контаминации побегов при введении бактерий в ризосферу, однако имитация естественного заражения посредством нанесения возбудителя с ирригационной водой (используется для орошения) на листовые пластины и стебли приводила к активной колонизации филлосферы сальмонеллами, с дальнейшим распространением бактерий на плоды томатов. Изоляция культур из опытных растений на протяжении месяца свидетельствует о стойком укоренении сальмонелл на модельных растениях и установлении симбиотических отношений по типу комменсализма [26].

Ряд вспышек и спорадических случаев саль-монеллеза возникает после употребления в пищу проростков люцерны - бобового растения, используемого в виде салатов либо для фитотерапии [37]. Для экспериментов применяли генетически маркированные штаммы S. enterica (GFP), полученные из клинических изолятов, связанных с пищевой вспышкой, в которой источником передачи оказалась люцерна, а также из растений, спонтанно инфицированных сальмонеллами на поле.

Ультраструктурные исследования зараженных растений, проведенные в динамике (пять - девять суток), свидетельствуют о проникновении бактерий из ризосферы в стебли и листья люцерны, далее в межклеточное пространство, где они активно размножаются: численность популяции достигает 105 КОЕ/г тканей. Бактериологические исследования при этом не выявили наружной контаминации проростков сальмонеллами, то есть они проявляли себя как эндофиты. Процесс инвазии носил активный характер, а не был пассивной диффузией бактерий по проводящей сосудисто-волокнистой системе растения (ксилемы). Установлена также зависимость эндофитной колонизации патогенами людей и животных от генотипа хозяина: мутанты растений люцерны, дефектные по признаку формирования симбиоза с микоризой (прикорневой микрофлорой), теряют способность к блокаде патогенных бактерий посредством механического барьера на пути возбудителей.

Крупная вспышка сальмонеллеза в Калифорнии [29], связанная с употреблением в пищу свежей кинзы, обусловила экспериментальные исследования, где в качестве растительной модели использовали побеги Coriandrum sativum, выращенные до коммерческой стадии (четыре - шесть листов) в оранжереях. При изучении межпопуля-ционных взаимодействий S. enterica четырех сероваров (Derbi, Newport, Enteritidis, Thompson) c растениями кинзы под воздействием варьирующихся абиотических факторов (температуры и влажности) выявлена сходная динамика роста сальмонелл, колонизирующих филлосферу, независимо от сероваров возбудителя. Через двое суток после инокуляции сальмонелл их численность возрастала в 100 раз при температуре 24 оС, оставаясь неизменной на протяжении опыта (шесть суток).

Инкубация образцов при 30 и 37 оС приводила к более высокой численности сальмонелл (до 106 КОЕ/г). Установлен диапазон толерантности популяции сальмонелл к различным процентам влажности от 40 до 70%, и высказывается предположение, что в условиях снижения влажности, когда численность бактерий падает до минимального уровня, они могут переходить в некультивируемое состояние, представляя эпидемическую опасность для животных и человека.Жизнеспособность сальмонелл в почве сохраняется на протяжении года.

Конфокальная лазерная сканирующая микроскопия (КЛСМ) листьев кинзы через двое суток после инокуляции сальмонелл продемонстрировала формирование микроколоний и скопление на поверхности листовых пластин гетерогенных агрегатов, содержащих ассоциации индигенных микроорганизмов (Pseudomonas spp., Pantoea agglomerans). Через девять суток наблюдались крупные колонии, локализованные на участках между сосудами листьев, причем поврежденные ткани покрывались более плотными бактериальными структурами - конгломератами, при этом не отмечено фитопатогенного воздействия сальмонелл на вегетирующие растения.

Таким образом, разноплановые исследования по взаимодействию сальмонелл с рядом модельных агрокультур (листовые салаты, редис, томаты, люцерна, соя, кинза и др.) выявили длительное существование возбудителей как в ризосфере, так и на поверхности растений, о чем свидетельствует популяционная динамика бактерий, а КЛСМ позволила дать визуальную оценку этапам адгезии и колонизации сальмонеллами вегетирующих растений.

Род Klebsiella (семейство Enterobacteriaceae) представлен четырьмя видами, два из которых (K. pneumoniae и K. ozaenae) являются патогенными для животных, человека и растений. Клеб-сиеллы относятся к сапронозным возбудителям, о чем свидетельствуют их убиквитарное распространение в окружающей среде, широкий диапазон толерантности к абиотическим факторам и наличие широкого круга хозяев (простейшие, гидробионты, грызуны, дикие и сельскохозяйственные животные, человек). Клебсиеллы хорошо известны фи-топатологам и нередко встречаются в ризосфере растений, на овощах и фруктах [5, 37]. В структуре пищевых токсикоинфекций составляют не более 4%, однако K. pneumoniaе может являться также возбудителем тяжелой внутрибольничной пневмонии. Патогенность клебсиелл обусловлена наличием полисахаридной капсулы, пилей, сидерофорной системы, а также секрецией термостабильного эн-теротоксина и мембранотоксина с гемолитической активностью [9, 54].

Работы по изучению сельскохозяйственных растений, контаминированных этими микроорганизмами, носят фрагментарный характер, несмотря на роль этих растений как одного из факторов пере-

дачи пищевой инфекции. Экспериментально доказано, что K. pneumoniaе, изолированные ранее из кукурузы и интродуцированные в ризосферу проростков люцерны, активно размножаются, увеличивая свою численность в 1000 раз, и сохраняются на этом уровне на протяжении срока наблюдений (семь суток), тогда как другие возбудители пищевых инфекций (E. coli, S. enterica) не достигали значительных концентраций (102 - 104 КОЕ/г тканей). Электронная микроскопия выявила размножение бактерий как на корневых волосках в ризосфере, так и в тканях растений не только в первые восемь часов, но и через девять суток после колонизации. Высказывается предположение, что эндофитное заселение агрокультур энтеробактериями представляет потенциальную опасность для здоровья человека [37].

Эрвинии. Erwinia carotovora (семейство Enterobacteriaceae) известны в фитопатологии как широко распространенные возбудители бактериальной гнили у более чем 100 видов культурных растений (редис, сельдерей, картофель, морковь, капуста и др.). Вместе с тем доказана роль эрвиний в патологии человека, включая пищевые токсико-инфекции и септицемии, обусловленная токсическим фактором возбудителя [9, 13]. E. carotovora оказались этиологическим агентом при вспышках острых пищевых отравлений людей, которые употребляли в пищу бахчевые культуры, пораженные этими бактериями. Установлено, что полипатогенное действие эрвиний связано с воздействием ферментов, разрушающих ткани эукариотных организмов, полисахаридным компонентом и белковыми молекулами токсина [13].

Кишечная палочка (E. coli) - основной и наиболее изученный представитель семейства энте-робактерий, который является симбионтом кишечника животных и людей, выполняя многообразные функции нормальной микрофлоры: энергетическую, витаминообразующую, трофическую и др. В природе эшерихии встречаются в почве, водоемах (открытых и закрытых), иле, других объектах окружающей среды, а также в агроценозах и урбоце-нозах, вовлекаясь в циркуляцию среди теплокровных животных [5, 9, 55]. Сельскохозяйственные животные признаны основными резервуарными хозяевами патогенных эшерихий. Экологические особенности кишечных палочек заключаются в способности к существованию вне связи с организмом теплокровных животных, что позволяет микроорганизмам длительно (до 1,5 года) не только сохраняться, но и размножаться во внешней среде, хорошо адаптируясь к ряду абиотических факторов (широкому диапазону температур, рН, влажности и др.), а также противостоять фагоцитозу простейшими - амебами, инфузориями и утилизации другими беспозвоночными [16 - 19].

По данным ВОЗ, ежегодно в мире регистрируется 275 000 тыс. случаев диарейных заболеваний. В структуре острых кишечных инфекций эшери-

хиозы занимают одно из главных мест: по данным Федерального центра гигиены и эпидемиологии, в России за 2011 год было зарегистрировано 496 967 случаев ОКИ неясной этиологии, из которых эшерихиозы составили более 14%, причем дети раннего возраста подвержены этой инфекции в 70% случаев [6, 21, 59]. Заражение происходит с инфицированной пищей, водой или контактным путем.

Сложная антигенная структура бактерий (O-антиген, капсульный K-антиген и жгутиковый H-антиген) обусловливает большую серовариа-бельность эшерихий. В качестве модельного организма для молекулярно-генетических исследований во всех лабораториях мира используют E. coli K-12, геном которой на 30% отличается от энтеро-геморрагических серовариантов эшерихий, поэтому она не способна заселять кишечник животных и не представляет эпидемической угрозы.

E. coli, вызывающие острые кишечные заболевания, делятся в зависимости от патогенетических и эпидемиологических особенностей на:

• энтеропатогенные (EPEC) - инвазивность их ограничена;

• энтеротоксигенные (ETEC) - вызывают холеро-подобную диарею за счет продукции двух типов энтеротоксина - термолабильного и термостабильного, которые нарушают водно-солевой обмен;

• энтероинвазивные (EIEC) - вырабатывают шигеллоподобный токсин;

• энтерогеморрагические (EHEC) - представляющие наибольшую угрозу для жизни и здоровья заболевших.

Патогенез инфекции, вызванной кишечной палочкой энтерогеморрагической группы (серо-вары О157:Н5; О157:Н7; О111; 0104:H4 и др.), обусловлен развитием геморрагического колита и, в ряде случаев, гемолитического уремического синдрома в результате цитотоксического действия шигаподобного токсина (веротоксина 1-го и 2-го типа).

За последние десятилетия в мире зарегистрировано более 40 крупных вспышек эшерихио-за - «кишечного гриппа», связанных с употреблением проростков редиса, люцерны, бобов, клевера, шпината, латука и других культур [31, 32, 36, 41]. Наиболее резонансной была вспышка 1996 года в Японии, когда число заболевших составило около 10 тыс. человек, в основном школьников [59]. Эпидемиологическое расследование показало, что источником возбудителя оказались ростки редиса, контаминированные E. coli О157:Н7, в составе завтраков. Предпринятый молекулярно-эпидемиоло-гический анализ изолятов (вспышки и спорадические случаи эшерихиоза по всей территории Японии) методом пульс-электрофореза выявил шесть различных генотипов E. coli О157:Н7, которые циркулируют в регионе [43].

Зарегистрировано большое число случаев эшерихиоза, вызванного серотипами, отличными от E. coli 0157:H7, - О26, О111. В 2008 году в штате Оклахома (США) произошла самая крупномасштабная вспышка инфекции (341 случай), вызванная E. coli серотипа О111, источником которой оказались салаты со «шведского стола». Госпитализация потребовалась для четверти заболевших, из которых у 26 человек (16,7%) развился гемолитико-уремический синдром, с последующим гемодиализом. Следует отметить, что средний возраст пациентов составил 43,5 года и это были клинически здоровые люди [35].

Последняя «зеленая» эпидемия, связанная с употреблением овощей, произошла в Северной Германии летом 2011 года. Она охватила около 4 тыс. человек, причем впоследствии в 16 странах мира (Франции, Великобритании, Нидерландах, Финляндии, Польше и др.) заболели люди, находившиеся в это время в Германии. Escherichia coli была идентифицирована как энтерогеморрагиче-ский штамм 0104:H4, имеющий ген, ответственный за продукцию шигатоксина 2-го типа, но в отличие от классического О157:Н7 не содержащий гена eae, кодирующего продукцию белка интими-на, который является фактором адгезии. Возбудитель отличался полирезистентностью к нескольким классам антибиотиков, что затрудняло лечение больных, в результате чего засвидетельствовали летальный исход у 52 человек, причем в контингент заболевших входили в основном здоровые люди работоспособного возраста. В ходе широкомасштабного эпидемиологического расследования резервуар и источник E. coli установить не удалось, хотя появлялись данные об употреблении заболевшими огурцов, сои и других агрокультур. Следует отметить, что из водоемов Германии (рек, ручьев) были изолированы E. coli 0104:H4, генетически неразличимые с культурами, выделенными от больных, что говорит об общем источнике [6].

Большинство исследований, выполненных в лабораторных условиях либо приближенных к естественным - в поле, теплицах, - охватывают широкий спектр агрокультур (см. выше).

Опыты по контаминации листового салата клиническим штаммом E. coli серотипа О157:Н7 (рифампицин-резистентный мутант), с последующими инкубацией образцов при комнатной температуре и орошением поверхности листовых пластинок, показали резкое увеличение численности бактерий (в 100 раз) на листьях уже в первые двое суток, после чего она сохранялась на уровне 106-7 КОЕ/г зеленой массы в течение недели [31, 32]. КЛСМ выявила высокую плотность кишечных палочек, которые колонизировали листья, образовывали скопления вокруг трихом (нитей) листовой пластины и широко распространялись по поверхности в течение четырех суток. Отмечается более высокая степень размножения кишечных палочек на молодых листьях, чем на старых. Мо-

делирование полевых условий (в почве теплицы) подтвердило результаты, полученные в фитобоксе: E. coli интенсивно колонизируют филлосферу растений, длительно сохраняются как на вегетирующей культуре, так и на срезанных листьях, несмотря на наличие индигенной микрофлоры, что может представлять потенциальную эпидемическую опасность при дальнейшей транспортировке урожая, вплоть до его реализации [32].

Крупные вспышки эшерихиоза в Калифорнии, связанные с употреблением шпината и салата, выявили резервуары E. coli О157:Н7, которыми оказались источники воды из рекреационной зоны, а также почва полей, на которых произрастали овощные растения [35].

Предпринята работа по изучению влияния анатомических особенностей листьев латука (кутикулы, устьиц, трихом) на размножение энтеропатогенных кишечных палочек после первичной контаминации в процессе его выращивания и сбора урожая. Уже в течение первых часов (два - четыре часа) после нанесения бактериальной культуры на листья латука численность E. coli возрастала в 20 раз, несмотря на активную продукцию растением фито-алексинов - фенольных соединений, которые, как известно, являются естественной защитой от фи-топатогенов. Конфокальная микроскопия выявила проникновение эшерихий внутрь через устьица либо трещины наружных покровов (кутикулы) листьев, концентрация их достигала высокой плотности (105 КОЕ/г), далее бактерии внедрялись в глубь тканей латука, вызывая их мацерацию и некроз. Авторы раскрыли один из механизмов проникновения патогена в организм растения и предположили возможные пути распространения инфицированных овощей по технологической цепи - от мест произрастания агрокультур до потребителя [31].

Важно отметить, что в основном эксперименты по взаимодействиям энтеропатогенных бактерий и различных овощных растений выполнены на культивируемых популяциях возбудителей. Однако хорошо известно, что более 30 видов бактерий способны переходить в некультивируемое (покоящееся) состояние при стрессовых воздействиях ряда абиотических факторов: температуры, рН, осмотического давления, состава питательной среды и др. [9]. Воздействие биотических факторов (эукариотиче-ских и прокариотических водорослей, простейших) на возбудителей сапронозов детально изучено в нашей лаборатории, что отражено в многочисленных работах [9 - 11]. Что касается высших растений, то в доступной литературе недостаточно информации об их способности к сосуществованию с патогенными бактериями, находящимися в стадии покоя (некультивируемой форме).

Интересные факты получены L. Dinu и S. Bach [36], которые создали условия культивирования зеленого салата, приближенные к естественным (температура промышленного выращивания от 8 до 16 оС и оптимальная влаж-

ность - 70%). Растения контаминировали высокими концентрациями эшерихий - от 106 до 109 КОЕ/г листа и сравнивали результаты, полученные в искусственных условиях (фитобоксе) при использовании «богатых« и «голодных» питательных сред. В «богатых« средах популяция вегетативных клеток E. coli снижалась медленно - в течение 120 суток (срок наблюдений), не переходя в покоящуюся стадию. Вместе с тем в «голодных» (стерильная дистиллированная вода) - E. coli О157:Н7 культивировались при 4 оС до 210 суток, после чего не высевались на питательные среды, что свидетельствовало о переходе популяции в некультиви-руемую форму.

На следующем этапе бактериальную культуру E. coli наносили на листья, соблюдая аналогичные условия культивирования ассоциации. Бактериологические исследования выявили сходную динамику падения численности вегетативных форм эше-рихий, которая сохранялась на низком уровне до 50 суток, после чего постепенно нарастала численность субпопуляции некультивируемых клеток. По мнению авторов, исходная доза контаминации не влияет на скорость образования некультивируемых форм E. coli. КЛСМ поверхности листьев салата через 16 дней после инокуляции генетически маркированного штамма E. coli О157:Н7 (GFP-мутанта) выявила агрегаты бактерий на кутикуле и тканях салата, которые были представлены как вегетативными, так и морфологически измененными, некультивируемыми клетками.

Наиболее важным результатом этого цикла экспериментов является детекция с помощью ИФА (иммуноферментного анализа) наличия веро-токсина 1-го и 2-го типа в смешанной популяции эшерихий, состоящей из культивируемых и покоящихся клеток. Бактерии, полностью перешедшие в некультивируемую стадию, сохраняли опасный уровень токсина на протяжении восьми суток, что представляет особый фактор риска для здоровья потребителей, поскольку рутинные методы индикации возбудителя выявляют лишь вегетативные формы. Полученные данные могут использоваться в мониторинге живых, но некультивируемых энтеропатогенных бактерий.

Некоторые молекулярно-генетические механизмы полипатогенности грамотрицательных бактерий -возбудителей пищевых инфекций

Ряд авторов [28, 33, 34, 42, 50] связывают факторы патогенности, общие для многих энтеробакте-рий, псевдомонад, других бактерий (жгутики, пили, фимбрии), а также секреторную систему III типа (ССТТ) с полипатогенностью - способностью вызывать повреждения клеток организма человека, животных и даже растений.

На моделях Yersinia spp., Pseudomonas aeruginosa, Salmonella spp., Escherichia coli, Xanthomonas campestris, Erwinia carotovora была

установлена аналогия молекулярных механизмов, используемых фитопатогенными бактериями и возбудителями заболеваний человека и млекопитающих животных.

Известно, что началу инфекционного процесса предшествует адгезия бактериального патогена к клеткам-мишеням организма хозяина. Для грамотрицательных бактерий характерно наличие фибриллярных структур: пилей и фимбрий, которые оканчиваются адгезивными молекулами. К числу таких структур, широко распространенных среди Enterobacteriaceae, относятся так называемые curli, впервые описанные у энтеропатогенного штамма E. coli [27]. Curli связывают белки межклеточного матрикса фибронектин и ламинин и необходимы для адгезии на эукариотических клетках и формирования биопленок. Недавно была доказана роль этих структур в колонизации ростков люцерны патогенными E. coli и Salmonella enterica [23, 44].

Другой поверхностной структурой, играющей принципиальную роль в патогенности грамотри-цательных бактерий, является система секреции III типа, способная переносить бактериальные белки из клетки непосредственно в цитоплазму эукариотической клетки-мишени [2, 33, 34]. Иногда ССТТ называют «молекулярным шприцем», так как эта система секреции состоит из полой «иглы» (пиля), закрепленной на так называемом базаль-ном теле, пронзающем цитоплазматическую и наружную мембраны бактериальной клетки, и транс-локаторного комплекса, находящегося на другом конце иглы и встраиваемого в цитоплазматическую мембрану клетки-мишени. Лучше всего ССТТ изучена у Yersinia и Salmonella, для которых не только детально описаны компоненты ССТТ, но и известны так называемые эффекторные белки, то есть те белки, которые «впрыскиваются» в клетку-мишень. Мутанты с нарушениями в функционировании ССТТ аттенуированы либо авирулентны, что указывает на важнейшую роль системы секреции в вирулентности [46].

Доказано, что ССТТ необходима для сохранения вирулентности грамотрицательных фитопатогенных бактерий, в частности Xanthomonas campestris и Erwinia carotovora, при этом структура ССТТ у фитопатогенных бактерий и возбудителей заболеваний человека и млекопитающих очень схожа [42]. Основной разницей в структуре ССТТ патогенов растений и животных является длина «иглы»-пиля: если для взаимодействия с клетками млекопитающих достаточно длины 40 - 80 нм, то для преодоления клеточной стенки растительной клетки необходима игла порядка 1 мкм [34]. Однако эта разница не является абсолютной: некоторые мутации у Salmonella, Shigella или Yersinia приводят к 20-кратному удлинению пиля [45]. Не только общая структура, но и основные структурные белки ССТТ фитопатогенов и возбудителей заболеваний человека гомологичны. Особенно высококонсервативны трансмембранные белки внутренней и внеш-

ней мембраны, формирующие базальное тело. Несколько большую вариабельность демонстрируют белки пиля и транслокона, определяющие специфичность взаимодействия ССТТ с определенным типом клеток.

Гомология наблюдается также у некоторых эф-фекторных молекул, которые транслоцируются через ССТТ в клетку-мишень, влияя на внутриклеточные процессы. Наиболее ярким является сходство фактора патогенности Yersinia - белка YopJ/YopP и факторов патогенности фитопатогенных бактерий, относящихся к семейству так называемых белков авирулентности Avr. YopJ/YopP - это аце-тилтрансфераза, мишенью которой служат белки семейства митоген-активируемых протеинкиназ. Впрыскивание YopJ/YopP через ССТТ в цитоплазму клеток-мишеней приводит к развитию клеточного апоптоза [47]. Белки авирулентности фитопатогенных бактерий необходимы для развития болезни у чувствительных растений, а у устойчивых - эти белки индуцируют локальный некроз клетки-мишени, тормозящий дальнейшее развитие инфекционного процесса [57, 58]. Степень схожести YopJ/ YopP и Avr столь высока, что карбоксильный домен YopJ/YopP, отвечающий за ацетилтрансфераз-ную активность, может заменить соответствующий домен белка авирулентности X. campestris AvrRxv, вызывая развитие некроза клеток растения [58]. В целом эффекторные и структурные белки ССТТ дают поразительный пример сходства молекулярных основ патогенности у возбудителей болезней человека, животных и растений.

Грамположительные бактерии

Листерии. Грамположительные неспорообразую-щие бактерии рода листерий включают патогенные для человека и животных Listeria monocytogenes; только для животных - L. ivanovii и четыре вида непатогенных, в числе которых L. innocua. Для листерий характерна убиквитарность - они распространены в различных почвах, богатых гумусом, соленых и пресных водоемах, сточных водах; регулярно выделяются из гидробионтов, от домашних и диких животных - овец, крупного рогатого скота, свиней, собак, кошек, грызунов - и даже из растительных субстратов (силос, сено и т.п.). Существование листерий в широком диапазоне абиотических факторов, многообразные связи с большим кругом низших и высших эукариот свидетельствуют о высокой экологической пластичности этих бактерий. Поскольку основным природным резервуаром листерий, как и других возбудителей сапронозов, служат почвы и водоемы [9 - 11], межпопуляционные взаимоотношения в их биоценозах наиболее значимы для циркуляции и резервации данных микроорганизмов.

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

Несмотря на незначительный удельный вес ли-стериоза в инфекционной патологии - от нескольких десятков до 2 тыс. случаев в год, по отечественным и зарубежным данным [20, 39, 40, 51], - в

последнее десятилетие проблема листериоза приобрела социально-экономическую значимость, так как помимо профессиональных рисков работников сельского хозяйства, боен, лиц, контактирующих с грызунами, отмечены крупные вспышки, связанные с употреблением в пищу сыров, молочных и мясных продуктов, «даров моря», а также салатов. Продукты, подозрительные на контаминацию ли-стериями, должны изыматься из торговли целыми партиями, что наносит экономический ущерб пищевой промышленности. Следует отметить, что заболеванию подвержены иммунокомпрометиро-ванные лица (онкологические и хронические со-матотропные больные, пожилые, дети, беременные женщины и др.).

Длительный инкубационный период (до 70 дней), высокая летальность (22 - 44%), вертикальная передача от матери к плоду, а также внутрибольнич-ные вспышки заболевания среди новорожденных свидетельствуют о затруднительности этиологической расшифровки листериоза. Однако современные методы идентификации возбудителя, а также серо- и фаготипирование бактерий, выделенных из пищевых продуктов и от больных, доказывают пищевой путь передачи листерий из общего источника.

Важной особенностью листерий является их психрофильность (размножение при температурах холодильников), а также устойчивость к замораживанию, высушиванию, воздействию токов высокой частоты (микроволновые печи). Это лишь подтверждает общность свойств листерий с другими возбудителями сапронозов (иерсиниозы, кампило-бактериоз, рожа свиней и т.д.) [11].

Следует отметить способность к внутриклеточной локализации листерий в гепатоцитах, селезеночных макрофагах, где они не полностью утилизируются и распространяются с током крови по всему организму [53].

В природных биоценозах листерии активно поглощаются простейшими, где также основным местом локализации являются фагосомы - пищеварительные вакуоли. Внутриклеточные события и здесь заканчиваются незавершенным фагоцитозом, сопровождающимся гибелью клетки-хозяина [16].

Вопрос о патогенных листериях, общих для млекопитающих и растений, имеет основание наряду с вопросом о грамотрицательных бактериях (см. выше), учитывая растущую роль овощных культур в заболеваемости иерсиниозом, листериозом, эрвиниозом и другими инфекциями, как и признанное значение кормов в инфицировании сельскохозяйственных животных [1, 7 - 9].

По данным J. Weis [56], листерии обнаружены в 21 - 44% проб растительности с полей, лесов и лугов, а немногочисленные отечественные данные свидетельствуют об изоляции листерий из растений различных биотопов в 8,6 - 24% проб, причем многие изоляты были патогенными для мышей.

Экспериментально установлено размножение листерий в нестерильных растительных субстратах (корнях и наземных частях) и существование на протяжении многих лет, а также увеличение концентрации в силосе, что привело к выводу о первичности почвы как резервуара листерий, откуда они могут проникать в растения и далее передаваться с кормами животным или с овощами человеку [1].

По данным В.И. Пушкаревой с соавт. [15], L. monocytogenes проникали в вегетативные органы пшеницы, выращенной в стерильной почве, через корневую систему, колонизировали их и сохранялись в высокой концентрации (107 КОЕ/г) в филлосфере на протяжении месяца, вплоть до высыхания растений. Однако конкретные механизмы, обеспечивающие возможность существования возбудителя в растениях, остаются неизвестными.

Нами выполнены эксперименты на вегетативных растениях мангольда (аналог свеклы), листового салата и моркови, выращенных в условиях фи-тобокса до стадии листообразования, с интродукцией в ризосферу вирулентных L. monocytogenes (штамм EGDe) и непатогенных L. innocua. Бактериологические исследования агрокультур в динамике (1 - 9-е сутки) выявили наличие в стеблях и листьях как L. monocytogenes, так и L. innocua в концентрациях не ниже 103 КОЕ/г зеленой массы. Однако следует отметить, что вирулентные листерии оказывали на все модельные растения фитопатогенное воздействие (замедление роста с последующей мацерацией тканей), - в отличие от непатогенных L. innocua, которые не влияли на развитие культур.

Ультраструктурные исследования взаимодействия листерий с растительными клетками проводили на каллусах моркови, которые могут служить модельным объектом для детального изучения миграции патогенных бактерий из субстрата в растения, так как эксперименты проводятся в контролируемых стерильных условиях при исключении внешних воздействий. Специальное сообщение посвящено детализации событий в растительных клетках после инокуляции листерий в модельные культуры [4, 49].

Резюмируя эту серию экспериментов, можно отметить выраженное цитопатогенное воздействие L. monocytogenes: растительные клетки существенно увеличивались в размерах, при этом истончались клеточные стенки, которые образовывали значительное число выпячиваний, отмечено также и втягивание стенок внутрь клеток. Вероятно, в этот срок (24 - 48 часов) активизировался процесс взаимодействия листерий с клетками за счет адгезии с последующим проникновением бактерий из межклеточного пространства путем разрушения их стенок и локализацией внутри вакуолей. Множество тонких срезов демонстрировали полное разрушение растительных клеток при значительном скоплении листерий. Интересно отметить, что отдельные клетки каллусов в ответ на действие

бактерий формировали цитоплазму с электронно-плотным содержимым, по-видимому, за счет синтеза фитоалексинов в ответ на стресс, вызываемый L. monocytogenes.

Исследование взаимодействия непатогенных листерий с клетками каллуса не выявило проникновения L. innocua за пределы клеточных стенок. Бактерии локализовались в межклеточном пространстве, не оказывая цитопатогенного воздействия. При этом ультраструктура как патогенных L. monocytogenes, так и непатогенных L. innocua после взаимодействия с растительными клетками не изменялась по сравнению с исходной. Сохранялись основные клеточные структуры: клеточная стенка, характерная для грамположительных бактерий; нуклеоид, цитоплазма и цитоплазматиче-ская мембрана.

Таким образом, популяционная динамика патогенных листерий, а также их взаимодействие с клетками каллуса моркови, исследованное методами микроскопии в проходящем свете и при трансмиссионной электронной микроскопии, выявило цитопатогенное воздействие бактерий, не относящихся к паразитам растений, однако вызывающих тяжелые инфекции у человека и животных при алиментарном пути заражения. Напротив, L. innocua, не являющиеся возбудителем болезней человека и животных, не оказывали также фитопатогенного воздействия на растительные клетки, хотя и проникали в межклеточное пространство и сохранялись в высокой концентрации.

Интересно отметить работу N.C. Dreux и соавт. [38], выполненную на модели петрушки, листья которой контаминировали L. monocytogenes (сравнивали три вирулентных штамма различных сероти-пов) и L. innocua. Кинетика роста как патогенных, так и непатогенных штаммов листерий при взаимодействии с растениями была сходной: численность снижалась незначительно на протяжении восьми дней при 100% влажности и падала на четыре-пять порядков при влажности 45%. Авторы предположили, что после попадания листерий из почвы на поверхность агрокультур они способны сохраняться вплоть до сбора урожая и при транспортировке сырья.

Таким образом, немногочисленные данные о взаимодействии листерий с различными растениями на популяционном, клеточном и ультраструктурном уровнях наглядно свидетельствуют о принципиальной возможности длительного существования таких ассоциаций как в условиях in vitro, так и в приближенных к естественным.

Наиболее важным, на наш взгляд, является экспериментальное подтверждение универсальности основного фактора патогенности листерий - листе-риолизина О при взаимодействии патогенных листерий с различными эукариотическими клетками (высшими и низшими (простейшими)), а также растениями.

Заключение

Весьма сжатый анализ современной научной литературы, посвященной проблеме, связанной с сельскохозяйственными культурами как резер-вуарными хозяевами многих микроорганизмов, свидетельствует об актуальности и необходимости экспериментальных доказательств симбиотиче-ских связей между растениями и патогенными / потенциально патогенными бактериями на всех уровнях - популяционном, клеточном, ультраструктурном.

Прежде всего следует отметить, что весьма сложные лабораторные эксперименты с анализом взаимодействий возбудителей болезней человека и животных с растениями накладывают ряд ограничений на развитие этого направления, требующего преодоления междисциплинарных барьеров и участия специалистов различных профилей: микробиологов, эпидемиологов, фитопатологов и т.д.

В рамках данного обзора можно сделать несколько обобщений:

• факторы современной технической цивилизации - обширная сеть межконтинентальных сообщений, высокая скорость перемещения населения, животных, сельскохозяйственной продукции - умножают угрозу переноса опасных, высоковирулентных клонов возбудителей пищевых инфекций, способных укореняться как в популяциях людей и животных, так и в почвах и водоемах, формируя стойкие очаги инфекций;

• современные техногенные очаги, созданные человеком в урбоценозах, к которым относятся агрокомплексы по выращиванию овощей в открытом и закрытом грунте, включающие ирригационные системы - естественные и искусственные источники водоснабжения с широкой транспортирующей сетью, где микроорганизмы обитают в водной среде при весьма благоприятных условиях для жизнедеятельности и роста (температурный режим, оптимальный рН, ассоциации с гидробионтами, формирование биопленок), - являются мощными вторичными резервуарами возбудителей инфекций.

Нами убедительно доказана широкая миграция патогенных энтеробактерий в агроценозе, причем из почвы орошаемых полей иерсинии попадали в растительные корма для скота; проникая в водоносные горизонты почв, обнаруживались в питьевой воде, вызывая заболевания кишечным иерси-ниозом.

На моделях ряда агрокультур (листовые салаты, бобовые, томаты, кинза, соя, кукуруза, мангольд, морковь и др.) выявлены общие экологические закономерности (длительное совместное существование фитобактериальных ассоциаций, устойчивость к ряду абиотических и биотических факторов и др.), что представляется важным для эпидемиологии пищевых инфекций, связанных с растениями как фактором передачи возбудителей.

Молекулярно-генетические механизмы взаимодействия патогенных бактерий с клетками различных хозяев носят общий характер - у грамотрицательных бактерий эффекторные и структурные белки системы секреции III типа дают поразительный пример сходства молекулярных основ патогенности у возбудителей болезней человека, животных и растений.

У грамположительных листерий основной фактор патогенности - листериолизин О - универсален при взаимодействии патогенных листерий с различными эукариотическими клетками - высшими и низшими (простейшими), а также с растениями. ш

Литература

10. 11

12

13

14

15

1в 17.

1B

19 20.

21 22

23

24

25

27 2B

Гершун В.И. Экология листерий и пути их циркуляции в природном очаге / Экология возбудителей сапронозов. - М., 1988. С. 80 - 85. Гинцбург А.Л., Зигангирова Н.А., Зорина В.В. Система секреции III типа у бактерий - перспективная мишень для разработки нового поколения антибактериальных препаратов // Вестник РАМН. 2008. № 10. С. 34 - 39. Годова Г.В., Туманова О.В. Персистенция сальмонелл в ризосфере и растениях // Доклады ТСХА. 2007. Вып. 279. № 2. С. 187 - 190. Годова Г.В., Пушкарева В.И., Калашникова Е.А. и др. Овощные растения как возможные резервуары листерий // Известия ТСХА. 2009. Вып. 4. С. 80 - 89.

Гордейко В.А. Пути циркуляции и эпидемиологическое значение иерси-ний в агроценозах: Дис. ... к.м.н. - М., 1990. - 142 с. ЕРБ ВОЗ // http://www who.int./en

Колесникова В.В. Роль почвы в циркуляции возбудителя псевдотуберкулеза / XI Всесоюз. конф. по природной очаговости болезней: Тез. докл. - М., 1984. С. 78, 79.

Кузнецов В.Г., Раковский В.И., Гребенщиков Л.А. и др. О роли овощей в эпидемиологии дальневосточной скарлатиноподобной лихорадки // Военно-медицинский журнал. 1975. № 6. С. 49 - 52. Литвин В.Ю., Гинцбург А.Л., Пушкарева В.И. и др. Эпидемиологические аспекты экологии бактерий. - М.: Фармарус-принт, 1998. - 257 с. Литвин В.Ю., Пушкарева В.И. Биоценотические основы природной очаговости сапронозов // ЖМЭИ. 2004. № 4. С. 21 - 24. Литвин В.Ю., Сомов Г.П., Пушкарева В.И. Сапронозы как природно-очаговые болезни // Эпидемиология и Вакцинопрофилактика. 2010. № 1. С. 10 - 16.

Маркова Ю.А., Романенко А.С., Климов В.Т. Взаимодействие Yersinia pseudotuberculosis с пробирочными растениями картофеля // Ж. стресс-физиологии растений. 2006. Т. 2. № 1. С. 22 - 27. Миронова И.К. Природа и функциональные особенности токсического фактора Erwinia carotovora: Дис. ... к.б.н. - Саратов, 1982. - 156 с. Персиянова Е.В. Характеристика взаимоотношений Yersinia pseudotuberculosis с растительными клетками: Автореф. дис. . к.б.н. - Владивосток, 2008. - 22 с.

Пушкарева В.И., Литвин В.Ю., Троицкая В.В. Листерии в растениях: экспериментальное изучение колонизации, численности и изменчивости // ЖМЭИ. 1996. № 5. С. 10 - 12.

Пушкарева В.И. Патогенные бактерии в почвенных и водных сообществах: Дис. . д.б.н. - М., 1994. - 220 с.

Пушкарева В.И., Ермолаева С.А., Литвин В.Ю. Патогенные листерии и почвенные простейшие: сопряженность жизненных циклов // Успехи совр. биологии. 2008. Т. 128. № 3. С. 245 - 251. Пушкарева В.И., Ермолаева С.А., Литвин В.Ю. Гидробионты как резер-вуарные хозяева возбудителей бактериальных сапронозов // Зоол. журн. 2010. № 1. С. 37 - 47.

Пушкарева В.И., Литвин В.Ю. Сапронозы: от природных до техногенных очагов // Национальные приоритеты России. 2011. № 2. С. 53, 54. Тартаковский И.С., Малеев В.В., Ермолаева С.А. Листерии: роль в инфекционной патологии человека и лабораторная диагностика. - М.: Медицина для всех, 2002. - 195 с.

Федеральный центр гигиены и эпидемиологии Роспотребнадзора // http://www.fcgsen.ru

Шустрова Н.М., Мисуренко Е.Н., Литвин В.Ю. О возможности передачи Yersinia pseudotuberculosis по цепочке почва - растение - животное // ЖМЭИ. 1992. № 4. С. 10 - 12.

Barak J.D., Gorski L., Naraghi-Arani P., Charkowski A.O. Salmonella enterica virulence genes are required for bacterial attachment to plant tissue // Appl. Environ. Microbiol. 2005. V. 71. P. 5685 - 5691. Barak J.D., Liang A., Narm K. Differential attachment and subsequent contamination of agricultural crops by Salmonella enterica // Appl. Environ. Microbiol. 2008. V. 74. P. 5568 - 5570.

Barak J.D., Liang A. Role of soil, crop debris and a plant pathogen in Salmonella enterica contamination of tomato plants // PLoS One. 2008. V. 1. P. 1657.

Barak J.D., Kramer L.C., Hao L. Colonization of tomato Plants by Salmonella enterica is cultivar dependent, and Type 1 Trichomes are preferred colonisation sites // Appl. Environ. Microbiol. 2011. V. 77 (2). P. 498 - 504. Barnhart M.M., Chapman MR. Curli biogenesis and function // Annu. Rev. Microbiol. 2006. V. 60. P 131 - 147.

Berger C.N., Sodha S.V., Shaw K. Fresh fruit and vegetables as vehicles for the transmission of human pathogens // Environ. Microbiol. 2010. V. 12 (9). P. 2385 - 2397.

29. Brandl M.T., Mandrell R.E. Fitness of Salmonella enterica serovar Thompson in the cilantro Phyllosphere // Appl. Environ. Microbiol. 2002. V. 68 (7). P 3614 - 3621.

30. Brandl M.T. Fitnes of human enteric pathogens on plants and implications for food safety // Ann. Review of Phytopathology. 2006. V. 44. P 367 - 369.

31. Brandl M.T. Plant lesions promote the rapid multiplication of Escherichia coli O157:H7 on postharvest lettuce // Appl. Environ. Microbiol. 2008. V. 74 (17). P 5285 - 5289.

32. Brandl M.T., Amundson R. Leaf age as a risk factor in contamination of lettuce with Escherichia coli 0157:H7 and Salmonella enterica // Appl. Environ. Microbiol. 2008. V. 74 (8). P. 2298 - 2306.

33. Buttner D., Bonas U. Common infection strategies of plant and animal pathogenic bacteria // Current Opinion in Plant Biology. 2003. V. 6. P. 312 - 319.

34. Buttner D., He. Type III Protein Secretion in Plant Pathogenic Bacteria // Plant Physiol. 2009. V. 150 (4). P. 1656 - 1664.

35. Cooley M.D., Carychao I., Mandrell R.E. Incidence and tracking of Escherichia coli 0157:H7 in a watershed associated with a major produce production region in California // PLoS One. 2008. 2:e. P. 1159.

36. Dinu L.D., Bach S. Induction of viable but nonculturable Escherichia coli O157:H7 in the phyllosphere of lettuce: a food safety risk factor // Appl. Environ. Microbiol. 2011. V. 77 (23). P. 8295 - 8302.

37. Dong Y., Iniguez A.L., Ahmer B.M. Kinetics and strain specificity of rhizo-sphere and endophytic colonization by enteric bacteria on seedlings of Medicago sativa and Medicago truncatula // Appl. Environ. Microbiol. 2003. V. 69 (3). P. 1783 - 1790.

38. Dreux N.C. Fate of Listeria spp. on parsley leaves grown in laboratory and field cultures // J. Appl. Microbiol. 2011. V. 103. P. 1821 - 1827.

39. Farber J.M., Sanders G.V., Johnston M.A. A survey of various foods for the presence of Listeria species // J. Food Prot. 1989. V. 52. P 456 - 458.

40. Farber J.M., Peterkin P.I. Listeria monocytogenes a food-borne pathogen // Microbiol. Rev. 1991. V. 55. P 476 - 511.

41. Heaton J.S., Jones K. Microbial contamination of fruit and vegetables and the behavior of enteropathogens in the phyllosphere // J. Appl. Microbiol. 2008. V. 104. P. 613 - 626.

42. Hueck CJ. Type III protein secretion systems in bacterial pathogens of animals and plants // MBBR. 1998. V. 62. P. 379 - 433.

43. Izumiya H., Terajima J. Molecular typing of enterohemorrhagic Escherichia coli 0157:H7 isolates in Japan by using pulsed-field gel electrophoresis // J. of Clin. Microbiol. 1997. V. 35 (7). P 1675 - 1680.

44. Jeter C., Matthysse A.G. Characterization of the binding of diarrheagenic strains of E. coli to plant surfaces and the role of curli in the interaction of the bacteria with alfalfa sprouts // Mol. Plant-Microbe Interact. 2005. V. 18. P. 1235 - 1242.

45. Journet L., Agrain C., Broz R, Cornelis G.R. The needle length of bacterial injectisomes is determined by a molecular ruler // Science. 2003. V. 302. P. 1757 - 1760.

46. Lee C.A. Type III secretion systems: machines to deliver bacterial proteins into eukaryotic cells? // Trends Microbiol. 1997. V. 5. P 148 - 156.

47. Pandey A.K., Sodhi A. Recombinant YopJ induces apoptosis in murine peritoneal macrophages in vitro: involvement of mitochondrial death pathway // Int. Immunol. 2011. V. 48 (4). P. 392 - 398.

48. Prithiviral B., Weir T., Bais H.P. Plant models for animal pathogenesis // Cell. Microbiol. 2005. V. 7 (3). P. 315 - 324.

49. Reynolds E.S. The use of lead citrate at high pH as an electron opaque strain in electron microscopy // J. Cell. Biol. 1963.V. 17 (1). P 208 - 212.

50. Rosenblueth M., Martinez-Romero A. Bacterial endophytes and their interactions with hosts // Mol. Plant-Microbe Interact. 2006. V. 19 (8). P 827 - 837.

51. Slutsker L., Evans M.C., Schuchat A. Listeriosis. - Washington: ASM Press, 2000. P. 83 - 106.

52. Tyler H.L., Triplett E.W. Plants as a habitat for beneficial and/or human pathogenic bacteria // Annual Review of Phytopathology. 2008. V. 46. P 53 - 73.

53. Vazquez-Boland J.A., Kuhn M., Berche P. Listeria pathogenesis and molecular virulence determinants // Clin. Microbial. Rev. 2001. V. 14. P. 584 - 640.

54. Vijaya R.D., Gopaia. Incidence of Klebsiella in foods and water // J. Food Sci. and Technol. 1983. V. 20. P. 165 - 268.

55. Wang G., Doyle M.P. Survival of enterohemorrhagic Escherichia coli 0157:H7 in water // J. Food Prot. 1998. V. 61. P. 662 - 667.

56. Weis J.,Seeliger H.P.R. Incidence of Listeria monocytogenes in Nature // Appl. Microbiol. 1975. V. 21. P 516 - 519.

57. Whalen M.C., Wang J.F., Carland F.M. et al. Avirulence gene avrRxv from Xanthomonas campestris pv. vesicatoria specifies resistance on tomato line Hawaii 7998 // Mol. Plant-Microbe Interact. 1993. V. 6. P. 616 - 627.

58. Whalen M.C., Wang J.F., Carland F.M. et al. Identification of a host 14-3-3 protein that interacts with Xanthomonas effector AvrRxv // Physiol. Mol. Plant Pathol. 2008 . V. 72. P 46 - 55.

59. World Health Organiszation. The World Health report 1996: fighting disease, fostering development. - Geneva: WHO, 1996.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.