Warum Salmonella Dublin eine Bedrohung für Lebensmittelsicherheit in Rindfleisch und Milchprodukte darstellt

Eine landesweite genomische Studie zeigt, dass Salmonella Dublin zwar genetisch einheitlich aussieht, aber starke Resistenzmerkmale verbirgt, die Rinder, Menschen und die Lebensmittelversorgung gleichermaßen bedrohen.

Studie: Genomische Evolution von Salmonella Dublin bei Rindern und Menschen in den Vereinigten Staaten. Bildnachweis: Parilov/Shutterstock.com

Das von Lebensmittel übertragene Pathogen Salmonella Dublin zeigt eine zunehmende antimikrobielle Resistenz (AMR). Es breitet sich auch in der amerikanischen Lebensmittelkette aus, beeinträchtigt die Lebensmittelsicherheit und bedroht die Ernährungssicherheit. Eine kürzlich veröffentlichte Arbeit in Angewandte und Umweltmikrobiologie Untersuchte Biosurveillanzdaten für S. Dublin, um zu verstehen, wie sich sie in verschiedenen menschlichen und nichtmenschlichen Wirten verändert.

Einführung

S. Dublin ist eine zoonotische Mikrobe, die sich gut an Vieh angepasst hat. Es kontaminiert die menschliche Nahrungskette und kann bei Rindern und Tieren schwere Erkrankungen verursachen. Sein wissenschaftlicher Name ist Salmonella enterica subsp. Enterica Serovar Dublin (S. Dublin). Es ist der häufigste Stamm, der bei Einreichungen von klinischen Rindern erhalten wird, und der zweithäufigste aus nicht klinischen Rindern und nicht aus allen klinischen Infektionen.

S. Dublin verunreinigt andere Rinder oder Menschen hauptsächlich über die Feco-Oral-Route, kann aber auch durch Speichel oder Milch getragen werden. Infizierte Kälber werden schwer krank. Ein hoher Anteil entwickelt Septikämie und Atemwegserkrankungen, was zum Tod führt. Überlebende können gesunde Träger werden und die Mikrobe später im Leben in Abständen ablegen.

Ausgereife Rinder entwickeln nach Infektionen eine Gastroenteritis, wodurch die Laktationsmilchproduktion verringert wird. Auch hier werden sie oft gesunde Träger, wobei die Ablagerungen mit physiologischen, ökologischen und krankheitsbedingten Faktoren variieren. Ihre Kälber sind eher infiziert und entwickeln Septikämie.

Die USA sind der weltweit größte Rindfleischproduzent und unter den Top Drei für große Milchprodukte. So hat S. Dublin einen dokumentierten Einfluss auf die Milch- und Rindfleischproduktion.

Rohmilch, Weichkäse und kontaminiertes Rindfleisch sind die Hauptquellen für aus Lebensmittel angelegene S. Dublin -Ausbrüche und den Kontakt mit infiziertem Rindern. Es bildet eine berufliche Gefahr für Tierärzte und Vieharbeiter. Menschen leiden stärker und erfordern häufiger mit S. dublin -Infektionen einen Krankenhausaufenthalt als bei anderen Serovars, und es ist eher wahrscheinliche, Krankheiten zu verursachen, die einen Krankenhausaufenthalt erfordern.

Antimikrobielle Resistenz (AMR) und Multi-Drogenresistenz (MDR) erhöhen die Schwere von S. dublin-Infektionen und verleihen Resistenz gegen Fluorchinolone wie Ciprofloxacin oder Cephalosporine wie Ceftriaxon. Das nationale antimikrobielle Resistenzüberwachungssystem (NARMS) überwacht AMR in diesem und anderen Krankheitserregern, von denen bekannt ist, dass sie Menschen in den USA infizieren, insbesondere unter Verwendung der WGS-Techniken (Ganz-Genomsequenz).

Dies hat eine große Menge an öffentlich verfügbaren Daten erzeugt, die Einblicke in die Prävalenz oder den Anstieg von AMR durch Arten, Regionen oder Zeiträume einzeln oder in Kombination geliefert haben. Die aktuelle Studie konzentrierte sich auf S. dublin AMR und Virulenz unter Verwendung öffentlicher genomischer Daten innerhalb eines Gesundheitsrahmens.

Über die Studie

Die Studie umfasste Daten zu 2.150 Stämmen von S. dublin, die zwischen 2002 und 2023 aus verschiedenen Teilen der USA gesammelt wurden. Etwa 580 stammten von infizierten Rindern, 664 von infizierten Menschen, aber die meisten aus Umweltquellen. Die Forscher analysierten dann die Genome, insbesondere die Plasmide, Virulenzfaktoren und AMR -Gene. Sie bewerteten phylogenetische Beziehungen mithilfe von Unterschieden mit Einzelnukleotidpolymorphismus (SNP), um die Genome zu vergleichen.

Studienergebnisse

Rinder-, Menschen- und Umweltproben zeigten unterschiedliche Merkmale und zeigten Variationen des AMR -Potenzials und der genomischen Konstitution. Es gab 116 Gene, die verschiedene Aspekte der bakteriellen Virulenz feststellten. Die meisten dieser Gene (99) waren in 99% oder mehr Stämmen vorhanden.

Antibiotikaresistenzgene waren in 1-10 pro Stamm vorhanden, von 49 einzigartigen Genen identifizierten Gene. Die meisten verlieh Resistenz gegen bestimmte Medikamente, einige Metalle wie Kupfer oder Gold und zwei gegen Biozide. Zwei Gene waren fast allen Stämmen gemeinsam.

Amr -Prävalenz

Interessanterweise zeigt S. Dublin im Gegensatz zum globalen Bild ein höheres AMR -Potenzial in den USA, insbesondere in Rinderproben, die von klinisch infizierten Rindern gesammelt wurden.

S. Dublin -Stämme von offen infizierten Rindern hatten die höchste Prävalenz von AMR -Genen, die für verschiedene Medikamente spezifisch sind. Dies schließt die Resistenz gegen eine kritische Cephalosporin -Klasse ein, die zur Behandlung von invasiven und schweren Krankheiten bei Kindern und Kälbern verwendet wird. Diese Proben zeigten auch häufig eine Resistenz gegen Florfenicol, die zur Behandlung von Wadenpneumonie verwendet wird.

Die Resistenz von Chinolon war in Umweltstämmen am weitesten verbreitet, wahrscheinlich verbunden mit der Kontamination der Lebensmittelversorgungskette und indirekten selektiven Drücken, jedoch nicht direkt auf den erwachsenen menschlichen Drogenkonsum zurückzuführen.

Multidrug -Widerstand

Stämme aus infiziertem Rindern hatten auch die höchsten Spiegel an Multidrug -Resistenzplasmid -Inca/C2 und die bedeutendste Vielfalt von Genen. Die Fitnesskosten für den Erwerb von AMR -Punktmutationen sind geringer als die von Plasmiden. Darüber hinaus schreibt der Erwerb von Plasmid in verschiedenen Plasmidhärtungsumgebungen und mikrobiellen Gemeinschaften die Exposition vor. Eine weniger vielfältige Umweltbelastung könnte diese Unterschiede zwischen Rinder und anderen Quellen erklären.

Genomische Stabilität

Dies wird durch Umweltquellen mit einem höheren Anteil an Kerngenen und weniger Zubehör- (Shell- und Cloud) -Gen als klinische Stämme unterstützt. Umwelt-, Menschen- und Rinderstämme hatten charakteristische Merkmale, wie z. B. einen hohen Anteil an Kerngenen für die Umwelt gegenüber dem geringsten Anteil für die Rinderstämme. Das Gegenteil galt für Wolken- und Shell -Gene. Die meisten funktionellen Gene wurden unabhängig von der Quelle über alle Stämme geteilt.

Dies deutet darauf hin, dass klinische krankheitsverursachende Stämme anpassungsfähiger sind. Sie überschreiten Umwelt- und Wirtbarrieren, sind immunverteidigungen ausgesetzt und müssen in verschiedene mikrobielle Gemeinschaften einbeziehen.

Umgekehrt können weniger anpassungsfähige Umweltstämme von scheinbar gesunden Rindern nach der Ernte der Lebensmittelversorgungsketten nach der Ernte leichter kontaminieren. Die Lebensmittelversorgungskette ist auch eine enger kontrollierte Umgebung, die die Notwendigkeit einer mikrobiellen Anpassung verringert.

Menschliche Stämme bedecken den Mittelpunkt zwischen klinischen Rinder- und Umweltstämmen, die möglicherweise eine Mischung darstellen. Dies könnte auf eine angemessene Anpassung von S. Dublin hinweisen, um nach nichtmenschlicher Übertragung invasive menschliche Erkrankungen zu verursachen. Alternativ könnten sie die Stämme repräsentieren, die eher eine symptomatische Erkrankung verursachen, da andere der Erkenntnis entkommen sind.

Phylogenetische Ähnlichkeit

Überraschenderweise ähnelten 72% der Stämme einem oder mehreren anderen Stämmen mit weniger als 20 SNP -Unterschieden, unabhängig von Quelle, Periode oder geografischer Lage. Der phylogenetische Baum zeigte, dass sich die meisten am gleichen Kofferraum befanden.

Daher zeigt die Mikrobe eine hohe Cross-Reservoir-genomische Ähnlichkeit, aber die Studie etabliert keine direkte Übertragung zwischen Menschen, Rindern und Umweltreservoirs. Das Ergebnis ist die weit verbreitete Verteilung von S. Dublin über die USA durch eng verwandte Stämme über ein riesiges Gebiet und über einen langen Zeitraum.

Dies „unterstreicht die Bedeutung der Berücksichtigung der Dehnungsquelle bei der Beurteilung und Überwachung der antimikrobiellen Resistenz“. Die Studie zeigt auch die Notwendigkeit, öffentlich verfügbare Datenbanken für eine bessere phylogenetische und funktionelle Analyse zu verbessern.

Schlussfolgerungen

„Unsere Analysen von Salmonella Dublin zeigen einen auffälligen Grad der genomischen Ähnlichkeit zwischen Stämmen, die in Rindern, Menschen und Umweltreservoiren zirkulieren. Diese offensichtlichen Homogenitätsmasken unterschieden jedoch Unterschiede in genomischer Stabilität und antimikrobieller Resistenzelemente, wobei unterschiedliche Evolutärtriebwerte in jedem JEDEN Innerhalb jedes Evolutionsträgers in jedem JEDEN Innerhalb jedes Reservoires hervorgehoben werden.“

Antimikrobielle Verantwortungsrichtlinien müssen einheitlich auf menschliche und tierische Gesundheitspraktiken angewendet werden. Die Gewährleistung der Lebensmittelsicherheit und -biosicherheit bleibt ein wichtiger Bereich der öffentlichen Gesundheit.

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Quellen: