Клещи переносчики: Какие болезни переносят клещи и как от них защититься

После этой еды нимфы линяют и превращаются в взрослых особей. Взрослые самки кормятся с апреля по июнь или с октября по ноябрь. Взрослые клещи (рис. 2 (b) и 2 (c)) могут питаться людьми и передавать инфекцию, но обычно ищут корм с кровью у белохвостого оленя, вида, который не является постоянным укрытием B. burgdorferi и является посему считается некомпетентным резервуаром. Популяция оленей служит для поддержания популяции клещей, а не бактерий. Затем полная взрослая самка клеща откладывает одну большую партию из 1000–18 000 яиц на лесной подстилке, т.е.е., следующее поколение вектора.

LD как клиническое проявление, как известно, встречается у домашних собак. Два вида клещей-переносчиков, не являющихся переносчиками Borrelia , наиболее часто встречающиеся на людях и домашних животных в Северной Америке, — это американский собачий клещ ( Dermacentor variabilis ) и сурок ( Ixodes cookei ). Они часто вызывают необоснованное беспокойство по поводу LD, поскольку ни один из этих видов не является эффективным переносчиком B. burgdorferi .Животные-компаньоны могут приносить клещей в дом или во двор, но прямой передачи от собак или кошек человеку не происходит. Собаки могут заразиться, но часто протекают бессимптомно. Однако у некоторых собак было зарегистрировано прогрессирование и хроническое заболевание, такое как артрит, а нефрит Лайма у собак был связан с быстро прогрессирующим и смертельным заболеванием клубочков.

Все виды Borrelia являются трансмиссивными и нуждаются в членистоногих, способных приобретать, поддерживать и передавать инфекцию.Если членистоногие не является компетентным переносчиком, бактерии не выживут, не размножатся и не передадутся новому хозяину. Дополнительно жесткие клещи, такие как I . scapularis , необходимо прикрепить на значительный период времени, чтобы обеспечить передачу патогенов. des Vignes et al. (2001) показали, что I . scapularis передается B . burgdorferi только через 24 часа, а оптимально более 48 часов после установки.

Клещевой переносчик — обзор

Клещевой переносчик болезни Лайма

Клещи — это членистоногие, принадлежащие к классу Arachnida, , который также включает пауков и скорпионов.Они делятся на два семейства: Ixodidae (твердые клещи) и Argasidae (мягкотелые клещи). Голова иксодового твердого клеща видна сверху и спереди, в то время как у мягкого клеща аргасид голова субтерминальна. Иксодовые клещи обычно встречаются в низинной траве и кустарниках, их привлекает тепло и запахи побочных продуктов обмена веществ и дыхания, таких как углекислый газ, аммиак и молочная кислота. Клещи не прыгают и не летают, а прикрепляются к хозяину, проявляя квестовое поведение, при котором контакт осуществляется их вытянутыми передними ногами, а задние — прикрепленными к растительности.Клещ лазает по хозяину до 24 часов и находит влажное, темное, защищенное место, пригодное для прикрепления. Частые места прикрепления включают ухо мыши или уровень плеча оленя (отсюда общее название «оленьего клеща» Ixodes scapularis ). Выживание вида зависит от завершения приема пищи с кровью, и клещ выбирается самостоятельно, чтобы прикрепиться к тем местам, где их будет с меньшей вероятностью расчесывать или отмахивать перед тем, как они станут полноценными. Голова и рот клеща представляют собой сложные структуры с множеством функциональных устройств, помогающих прокалывать кожу, закрепляться и питаться.Ротовая часть с зазубринами, гипостома, способствует прикреплению во время кормления. Ixodes слюна клеща содержит вещества, закрывающие рану, а также антикоагулянты и противовоспалительные компоненты, способствующие нагрубанию. Borrelia burgdorferi может использовать преимущества по крайней мере двух компонентов слюны, которые, по-видимому, способствуют передаче от клеща к млекопитающему.

На северо-востоке и севере центральной части Соединенных Штатов олень (или черноногий), I. scapularis передает LD.В Азии и Европе I. ricinus (клещ овцы или клещевины) и Ixodes persulcatus (таежный клещ) причастны к носительству Borrelia . Цикл передачи B. burgdorferi человеку на западе США включает сложный энзоотический цикл. Ixodes pacificus действует как вектор клещей для человека, но не принимает непосредственного участия в обслуживании. Сумеречные лесные крысы ( Neotoma fuscipes ) и не I.ricinus , комплексный клещ Ixodes neotomae , поддерживают этот цикл. Ixodes pacificus клещи предпочитают питаться определенными видами ящериц, у которых в крови содержится антиборрелиозный фактор, эффективно уничтожающий спирохеты во время кормления. Ixodes pacificus иногда питается другими хозяевами, такими как грызуны и зайцеобразные, что позволяет им приобретать и передавать инфекцию.

Жизненный цикл клеща

После этой еды нимфы линяют и превращаются в взрослых особей. Взрослые самки кормятся с апреля по июнь или с октября по ноябрь. Взрослые клещи (рис. 2 (b) и 2 (c)) могут питаться людьми и передавать инфекцию, но обычно ищут корм с кровью у белохвостого оленя, вида, который не является постоянным укрытием B. burgdorferi и является посему считается некомпетентным резервуаром. Популяция оленей служит для поддержания популяции клещей, а не бактерий. Затем полная взрослая самка клеща откладывает одну большую партию из 1000–18 000 яиц на лесной подстилке, т.е.е., следующее поколение вектора.

LD как клиническое проявление, как известно, встречается у домашних собак. Два вида клещей-переносчиков, не являющихся переносчиками Borrelia , наиболее часто встречающиеся на людях и домашних животных в Северной Америке, — это американский собачий клещ ( Dermacentor variabilis ) и сурок ( Ixodes cookei ). Они часто вызывают необоснованное беспокойство по поводу LD, поскольку ни один из этих видов не является эффективным переносчиком B. burgdorferi .Животные-компаньоны могут приносить клещей в дом или во двор, но прямой передачи от собак или кошек человеку не происходит. Собаки могут заразиться, но часто протекают бессимптомно. Однако у некоторых собак было зарегистрировано прогрессирование и хроническое заболевание, такое как артрит, а нефрит Лайма у собак был связан с быстро прогрессирующим и смертельным заболеванием клубочков.

Все виды Borrelia являются трансмиссивными и нуждаются в членистоногих, способных приобретать, поддерживать и передавать инфекцию.Если членистоногие не является компетентным переносчиком, бактерии не выживут, не размножатся и не передадутся новому хозяину. Дополнительно жесткие клещи, такие как I . scapularis , необходимо прикрепить на значительный период времени, чтобы обеспечить передачу патогенов. des Vignes et al. (2001) показали, что I . scapularis передается B . burgdorferi только через 24 часа, а оптимально более 48 часов после установки.

Возникающие инфекции, биология клещей и взаимодействия хозяев и переносчиков — критические потребности и пробелы в понимании профилактики, улучшения и лечения болезни Лайма и других клещевых болезней

Сегодня клещи обитают почти на всех континентах, а количество видов во всем мире превышает 850.Клещи оказались устойчивыми и устойчивыми в окружающей среде, и летописи окаменелостей предполагают, что они возникли 65–146 миллионов лет назад (см. Олсен и Патц; Паддок и Телфорд, Приложение A).

Признанное число серьезных болезней, передаваемых клещами, росло за последние 30 лет (см. Paddock and Telford, Приложение A). Возникновение и рост числа основных болезней, передаваемых клещами (TBD), объясняется специфической деятельностью человека и его поведением, нарушающим экосистемы (см. Paddock and Telford, Приложение A).Увеличение численности населения и демографические сдвиги привели к драматическим изменениям в распределении и составе естественной среды обитания, поскольку люди модифицируют землю, чтобы создать жилые пространства для сельского хозяйства или отдыха (см. Мундерло и Курти, Приложение A). Эти изменения означают, что люди и животные взаимодействуют во многих других областях, создавая новые возможности для передачи зоонозных заболеваний, включая TBD. Например, фрагментация среды обитания может изменить перемещение хозяев, несущих TBD, динамику передачи болезней и биоразнообразие (см. Приложение A).Глобальные изменения окружающей среды и другие абиотические и биотические факторы также помогают формировать экологию TBD и их появление и возрождение.

К счастью, новые молекулярные инструменты и аналитические методы, такие как секвенирование и анализ генов, позволили ученым получить представление о биологии клещей и привели к лучшему пониманию TBD. Новые технологии также выявили разнообразное микробное сообщество, связанное с клещами, которое включает вирусы, бактерии, простейшие и грибы.Эти микробы могут действовать как симбионты (тесно взаимодействуя, часто на благо клещей), патогены и временные комменсалы (колонизирующие клещей без заметных пагубных последствий) или как патогены (см. Clay and Fuqua, Приложение A).

В этой главе пять ученых изучили естественную историю клещей, их диких животных и домашних хозяев; обрисовал в общих чертах вклад экспертов в области ветеринарии в понимание TBD человека; исследовали генетическое разнообразие среди патогенов, переносчиков и хозяев; и показал, как ученые исследуют микробное сообщество клещей, чтобы лучше понять риск заражения клещами для человека.

ВОЗНИКАЮЩИЕ И ВОЗВРАЩАЮЩИЕСЯ КЛЕТОЧНЫЕ ИНФЕКЦИИ: ГЕНЕТИЧЕСКАЯ МАНИПУЛЯЦИЯ ВНУТРИКЛЕТОЧНЫХ ПАТОГЕНОВ КЛЕЩИ

Ulrike G. Munderloh, D.V.M., Ph.D.

Департамент энтомологии, Университет Миннесоты

Клещи являются эффективными переносчиками множества патогенов из-за их потенциального взаимодействия с несколькими различными позвоночными-хозяевами в течение их жизненного цикла. В результате у них появляется возможность приобрести большое количество различных типов организмов, присутствующих в крови этих хозяев.Микробное сообщество клещей включает вирусы, бактерии, простейшие и грибы и служат симбионтами, комменсалами и патогенами. Фактически, организмов, составляющих микробиом клещей, значительно превышает число известных патогенов человека. Это микробное сообщество может влиять на приобретение, передачу и вирулентность патогенов человека. Кроме того, поскольку клещ питается в течение продолжительных периодов времени, он взаимодействует со своим позвоночным хозяином и обладает способностью подавлять иммунную систему хозяина, подавляя иммунный ответ и связывая антитела, которые хозяин мог выработать в попытке избавиться от кровососущий паразит.Эти атрибуты гарантируют, что патоген может быть приобретен или передан в место укуса, которое подавлено и иммунологически неактивно.

Anaplasma phagocytophilum имеет общий вектор, черноногий клещ, со спирохетами болезни Лайма, вектором, который расширяет свой диапазон, что помогает объяснить рост заболеваемости гранулоцитарным анаплазмозом человека. Белые кровяные тельца, в частности нейтрофилы, инфицированы у резервуарных млекопитающих-хозяев в периферической крови, а также в легких, сердце, селезенке и кишечнике.Животные также служат моделями для объяснения множественных признаков заболеваний, которые могут проявляться у инфицированных людей. Необходимо понять, как эти патогены могут выживать и процветать в широком диапазоне млекопитающих-хозяев и в ряде органов внутри хозяина, а также в клещах-переносчиках. Это можно сделать с помощью новых методов анализа того, как микробы используют свои геномы во время пассажа у млекопитающих и клещей. Живое изображение может дополнительно выявить в режиме реального времени, как ассоциированные с членистоногими патогены и симбионты взаимодействуют со своими хозяевами, и указать пути нарушения этих взаимодействий посредством генетических манипуляций и мутагенеза.Молекулярный анализ показывает удивительное разнообразие и возможный генетический обмен, происходящий внутри этого микробного сообщества, что подчеркивает его способность быстро адаптироваться к новой среде.

Одна из гипотез состоит в том, что дифференциальная экспрессия микробных генов может играть роль в приспособляемости патогена к заметно различающимся средам в млекопитающем-хозяине и клещевом векторе. Экспрессия генов изучалась в клеточных линиях, которые были сосредоточены на жизненном цикле A. phagocytophilum и представляли клеща, человеческий эндотелий и человеческий гранулоцит.Экспрессия генов варьировала в зависимости от линии клеток-хозяев. Например, белок 1A внешней мембраны довольно хорошо экспрессируется в линиях клеток млекопитающих, но не в линии клеток клеща. Белок оттока через внешнюю мембрану и основной поверхностный белок 4, по-видимому, экспрессируются в клетках клещей, но не в клетках млекопитающих. Белок теплового шока в первую очередь экспрессируется в клетках млекопитающих, но в меньшей степени в клетках клеща, что, возможно, отражает более низкую температуру инкубации у клеща. Однако «домашний» ген, необходимый организму, по-видимому, одинаково экспрессируется во всех клеточных линиях, независимо от их происхождения.

Мутационный анализ — еще один метод исследования биологии патогенов и симбионтов. Примерно 40 процентов генома A. phagocytophilum не имеет известной функции, и нокаут генов может выявить функцию этих генов. Дальнейшие исследования могут быть выполнены путем сверхэкспрессии генов для получения достаточного количества образцов для биохимической и иммунологической характеристики, а также путем изучения промоторов и регуляции гена in vivo . Генетический анализ показывает, что человеческие патогены тесно связаны с симбионтами клещей, но симбионты не заражают людей или животных.

Мы обнаружили, что конструкция с одной плазмидой, кодирующая транспозазу Himar 1 и транспозон, может быть использована для мутагенизации A. phagocytophilum при введении в бактерии электропорацией. Транспозон случайным образом вставляется в геном бактерий-реципиентов по механизму «вырезать и вставить». Этот подход дает мутанты, которые затем проверяются на их способность к репликации в клетках клещей, в линии эндотелиальных клеток или в клетках HL-60 (линия промелоцитарных клеток человека, которая может быть дифференцирована в гранулоциты).В экспериментах с использованием двух отдельных мутантов A. phagocytophilum с идентифицированными сайтами встраивания генома мы охарактеризовали влияние разрушения гена на фенотип патогена. Один мутант, у которого есть вставка в ген о-метилтрансферазы, не заражает клетки клеща и даже не связывается с ними, но он хорошо растет в клетках HL-60. Второй мутант имеет вставку в большой ген, экспрессируемый только в клетках млекопитающих. Этот организм способен расти в клетках клещей, но больше не заражает клетки HL-60, хотя может инфицировать лабораторных хомяков.

Риккетсии группы пятнистой лихорадки вызывают повторное появление TBD. Заболеваемость пятнистой лихорадкой Скалистых гор, вызванной Rickettsia rickettsii , значительно увеличилась с 2000 года и географически сместилась из штатов Скалистых гор в Южно-Центральную и юго-восточную части США. Возбудители пятнистой лихорадки встречаются у широкого круга клещей, включая Dermacentor andersoni и D. variabilis (лесной клещ Скалистых гор и клещ американской собаки, соответственно), Rhipicephalus sanguineus (коричневый собачий клещ), и Amblyomma maculatum (клещ на побережье Мексиканского залива), тогда как Ixodes scapularis несет риккетсиозный симбионт, который не вызывает инфекции у животных и людей.Мы успешно создали семейство конструкций Himar 1, которые несут селектируемые и флуоресцентные маркеры для исследования этой группы патогенов. Это продемонстрировало, что риккетсии , , которые, как считалось, проникают только в среднюю кишку клеща, а затем каким-то образом перемещаются в другие органы через гемолимфу, на самом деле перемещаются из средней кишки через трахеальные воздушные трубки по всему телу клеща (Baldridge et al., 2007) .

Недавно было обнаружено, что Rickettsia felis , который передается блохами, несет плазмиды (Ogata et al., 2005). С момента этого первоначального открытия плазмиды были обнаружены у большинства риккетсий, включая R. monacensis, R. peacockii, R. massiliae, R. amblyommii, R. hoogstraalii, и R. helvetica . Плазмиды до сих пор не обнаружены у высокопатогенных видов, таких как R. rickettsii и Rickettsia prowazekii , и причины этого истинного отсутствия или отсутствия обнаружения неясны. Поскольку гены, кодируемые плазмидами, консервативны у многих видов, рабочая гипотеза состоит в том, что плазмиды играют важную роль в биологии риккетсий . Многие гены риккетсиозных плазмид родственны генам других видов риккетсиозов. Однако в плазмидах риккетсиоза есть гены, которые не встречаются у других риккетсий , но встречаются у неродственных бактерий. Эти данные позволяют предположить, что плазмиды риккетсиоза участвуют в горизонтальном переносе генов у этих видов. Геном R. peacockii, , который является ближайшим родственником вирулентного R. rickettsia , имеет плазмиду, которая кодирует кластер генов, связанных с островом гликозилирования Pseudomonas aeruginosa , которые, вероятно, участвуют в биосинтезе фосфолипидов.Хромосома R. peacockii кодирует ген, важный для биосинтеза фосфолипидов, который подвергся мутации, и возможно, что гены, кодируемые плазмидой, компенсируют эту мутацию. Плазмиды разных видов риккетсиозов несут другие гены, которые имеют лишь отдаленное родство. Например, белки parA R. peacockii и R. felis наиболее тесно связаны с белками E. coli и Pseudomonas , тогда как небольшие белки теплового шока Hsp-1 и -2 тесно выровнены. с риккетсиозной филогенетической линией.

Обнаружение разнообразных плазмид у различных видов Rickettsia позволило предположить их потенциальное использование в качестве векторов трансформации, метод, который может значительно облегчить генетический анализ и ускорить понимание патогенов. Мы разработали серию челночных векторов, начиная с рекомбинантной версии pRAM18, одной из плазмид из R. amblyommii, , несущих флуоресцентные и селектируемые маркеры. Области плазмиды, кодирующие гены parA и DnaA , которые важны для поддержания и репликации плазмиды, наряду с селектируемым и отслеживаемым флуоресцентным маркером, были субклонированы в pGEM.Впоследствии скрининг библиотеки pRAM18 дал доказательства другой плазмиды R. amblyommii , pRAM32, и участок, содержащий гены parA и DnaA , был субклонирован в pUC, другую коммерчески доступную плазмиду. Это дало семейство конструкций: исходную рекомбинантную pRAM18 большого размера, ее меньшие производные и меньшую конструкцию pRAM32. Со всеми четырьмя этими конструкциями трансформанты получали электропорацией R. monacensis , R.montanensis и R. bellii. Рекомбинантные риккетсиальные плазмиды pRAM18 поддерживали в виде плазмид в популяциях риккетсиозов, как и гораздо меньшие конструкции на основе pGEM и pUC.

В заключение Мундерлох отметил, что транспозазная система Himar 1 полезна для случайного мутагенеза и нокаута генов у облигатных внутриклеточных бактерий, но оказалась не очень эффективной. Несмотря на этот недостаток, мутагенез транспозона Himar 1 позволил изучить функцию генов у организмов, которыми традиционно было трудно манипулировать генетически.В сочетании с плазмидами, используемыми в анализах комплементации, существующие конструкции позволят исследователям продвинуться в направлении функционального геномного анализа этих бактерий. Таким образом, могут быть разработаны лекарства, нацеленные на конкретные гены, или могут быть созданы штаммы вакцин с ослабленной вирулентностью, которые будут генерировать защитный иммунный ответ, не вызывая заболевания. Инструменты, созданные для риккетсиозных организмов, могут быть полезны и для других патогенных бактерий.

ЕСТЕСТВЕННАЯ ИСТОРИЯ КЛЕЩЕЙ: ЭВОЛЮЦИЯ, АДАПТАЦИЯ И БИОЛОГИЯ

Том Г.Шван, доктор философии, магистр медицины, Лаборатория зоонозных патогенов, Национальный институт аллергии и инфекционных заболеваний,

Клещи принадлежат к типу Arthropoda и классу Arachnida . Они не насекомые. Хотя у них есть экзоскелет и суставные придатки, у них восемь ног, они не летают и не имеют головы, грудной клетки или живота. Клещи также сильно отличаются от большинства насекомых тем, что они являются важными переносчиками многих патогенов. Среди тех насекомых, которые питаются кровью, таких как комары, мошки, песчаные мухи, мухи цеце и блохи, только взрослые особи — и часто только самки — питаются кровью.Это означает, что только взрослые могут получить инфекционную кровяную муку от инфицированных животных, которые служат резервуаром для патогенов, таких как грызуны. Напротив, клещи являются обязанными питателями крови на всех этапах своего жизненного цикла, что делает их способными передавать патогены на разных этапах.

Существует три семейства клещей: Ixodidae , Argasidae и Nutalliellidae. Ixodidae насчитывает 12 родов, а Argasidae — 4. Nutalliellidae состоит из одного вида.Иксодиды — это твердые клещи, которые проходят три стадии эволюции: личинка, нимфа и взрослая особь. Аргасиды — это мягкие клещи, которые также проходят несколько стадий: личиночную, множественную нимфальную стадию и взрослую особь. В отличие от твердых клещей, у которых взрослые особи питаются только один раз, взрослые особи мягких клещей могут питаться несколько раз. Об эволюции клещей известно немного, поскольку ископаемые клещи, обнаруженные в янтаре, возраст которых 94 миллиона лет, выглядят как современные клещи (Klompen and Grimaldi, 2001).

Клещи Ixodid имеют жизненный цикл от 1 до 3 лет и, как правило, менее способны голодать и выжить без приема пищи с кровью.Напротив, Argasidae имеют расширенный жизненный цикл, для завершения которого может потребоваться много лет. Эти клещи способны голодать в течение длительного времени между приемами пищи с кровью. Ornithodoros parkeri, самки, нимфы O. tholozani, нимфы и нимфы O. moubata, нимфы могут жить от 10 до 11 лет между приемами пищи (Schwan, неопубликовано) и могут даже пережить своих позвоночных хозяев на много лет.

Клещи могут быть членистоногими с тремя, двумя или одним хозяином. У клещей с тремя хозяевами личинки питаются хозяином, отваливаются и превращаются в нимфу.Затем нимфа прикрепляется к другому хозяину, питается и отпадает, и, наконец, взрослая особь прикрепляется к третьему хозяину и кормит. В эту группу входят твердый клещ I. scapularis , переносчик болезни Лайма Borrelia . В случае клещей с двумя хозяевами некоторые личинки и нимфы питаются одним хозяином, а затем прикрепляются ко второму хозяину, чтобы достичь взрослой жизни. Клещи в Северной Америке не являются клещами с двумя хозяевами. Клещи с одним хозяином прикрепляются к хозяину как личинки, а затем питаются и созревают до взрослой стадии на том же хозяине. Rhipicephalus (Boophilus) microplus и его родственники, являющиеся клещами крупного рогатого скота, являются классическими клещами с одним хозяином. Олени, лоси и козы могут иметь большое количество клещей Dermacentor albipictus , которые также являются клещами с одним хозяином, и охотники в Северной Америке часто сталкиваются с этими клещами.

Насчитывается около 870 видов клещей. В этой группе некоторые клещи широко распространены и питаются разными типами хозяев, в то время как другие клещи очень специфичны для хозяев. Например, I. scapularis встречается на всей востоке США и питается от 50 до 70 различных хозяев, в то время как Argas monolakensis, аргасид, встречается только на островах в озере Моно, Калифорния, с высокой плотностью и кормами. только на калифорнийской чайке.Все иксодовые клещи питаются в течение длительных периодов времени, в то время как большинство аргасидов являются быстрыми кормушками, хотя личинки некоторых питаются в течение многих дней. Последнее относится к A. monolakensis , который может обескровливать чаек во время кормления.

В 1893 году было продемонстрировано, что членистоногие, питающиеся кровью, могут быть биологическими переносчиками патогенного организма (Smith and Kilborne, 1893). Клещи — эффективные переносчики, а иногда и эффективные резервуары. У некоторых видов взрослые самки могут передавать патогены своему потомству в результате трансовариальной передачи.Зараженные клещи также могут передавать организм от одной стадии развития к последующим стадиям своего жизненного цикла, что называется трансстадиальной передачей. Поскольку клещи питаются кровью на каждой стадии, живут долгое время и могут передавать патогены своему потомству или в следующем жизненном цикле, они способны поддерживать патогены в течение длительных периодов времени и прекрасно приспособлены к тому, чтобы служить резервуаром для патогенов и в качестве эффективные передатчики. Более того, все TBD в Северной Америке — это зоонозы, передаваемые от животных человеку.Однако клещ O. moubata может напрямую передавать от человека к человеку возбудитель B. duttonii, , вызывающий возвратный тиф в Восточной Африке. В Северной Америке клещей O. hermsi ведут ночной образ жизни и быстро питаются и обычно питаются людьми, спящими в зараженных клещами хижинах.

Возвратный тиф встречается в Африке, но он также встречается в западных Соединенных Штатах, где его диагноз и не регистрируются. Заболевание вызывает значительную смертность в некоторых регионах Африки, особенно среди беременных женщин.Возвратный возвратный тиф обычно не приводит к летальному исходу в Северной Америке, но риск смерти плода во время беременности увеличивается.

Пробелы в знаниях и возможности для исследований

Шван отметил, что исследования, необходимые в будущем, можно разделить на две ключевые области:

• Количество и подготовка медицинских акарологов и биологов-клещей сокращается, а ученые, которые занимаются исследованиями TBD, часто сосредотачиваются только на по вопросам, связанным с болезнью Лайма. Поддержка обучения клещевых биологов с широким кругом интересов и широким исследовательским портфелем имеет важное значение для обеспечения непрерывного прогресса по всему спектру TBD.

• Полевые исследования TBD особенно важны: анализа клещей в лаборатории с использованием таких технологий, как полимеразная цепная реакция (ПЦР), недостаточно.

ДИКАЯ ПРИРОДА И ДОМАШНИЕ ПРИБОРЫ: ИХ ВАЖНАЯ РОЛЬ В ПОДДЕРЖАНИИ И УСИЛЕНИИ ПАТОГЕНОВ И ИХ ИЗМЕНЯЮЩЕЙСЯ ДИНАМИКИ

Ховард Гинзберг, доктор философии, Геологическая служба США и Университет Род-Айленда могут оказывать влияние на хозяев 9

• Плотность клещей , которая влияет на вероятность заражения как людей, так и резервуарных хозяев для B. burgdorferi , таких как мелкие грызуны и птицы. подвергается воздействию бактерий.

• Факторы хозяина , включая разнообразие хозяев и их способность служить резервуарами для патогенов.

• Пространственные закономерности , в первую очередь, географическое распространение клещей I. scapularis , переносчиков B. burgdorferi . Это распределение может варьироваться в поле метр за метром из-за различных микропространственных факторов.

• Временные закономерности , в первую очередь продолжительность сезона, в течение которого активны клещи и их хозяева.

Плотность клещей влияет на вероятность заражения как человека, так и резервуарных хозяев патогена.Вероятность того, что хозяин подвергнется воздействию патогена, вызывающего клещевое заболевание, с учетом плотности клещей, может быть выражена как P _e = 1- (1-k _v ) ⁿ , тогда как P _e — это вероятность быть укушенным хотя бы одним инфицированным вектором, k _v — доля векторов, инфицированных патогеном, а n — количество укусов переносчиков (Ginsberg, 1993). Когда результаты наносятся на график для различных темпов заражения, это асимптотическая кривая, так что уровень инфицирования 25 процентов, который является обычным для нимфальных клещей в эндемичных районах, означает, что при 5-10 укусах клещей вероятность заражения близка к один.На Файер-Айленде, барьерном острове, который проходит параллельно южному берегу Лонг-Айленда, штат Нью-Йорк, большинство мышей кусают от 30 до 200 клещей за сезон. Если мышь укусила 100 клещей в среднем за сезон и успешное вмешательство уменьшит количество укусов до 20, все равно не будет влияния на то, будет ли мышь подвергаться воздействию патогена. Поэтому пытаться управлять болезнью Лайма, разрабатывая стратегии в естественной среде, сложно. Риск для человека, однако, ниже, потому что большинство людей укушены всего несколькими клещами в течение определенного года.Если количество укусов клещей уменьшается, то снижается вероятность контакта с возбудителем. Таким образом, управление окружающей средой для минимизации контактов человека с клещами — более простой подход, чем попытки управлять естественным циклом.

Плотность клещей зависит от ряда факторов. Например, количество основных хозяев в регионе, таких как олени, по-видимому, определяет среднее число, вокруг которого колеблется количество клещей. Однако из года в год происходят широкие колебания численности клещей.Популяции клещей в округе Вестчестер к северу от Нью-Йорка, на острове Пруденс в заливе Наррагансетт и на Файер-Айленде у Лонг-Айленда имеют аналогичные годовые колебания, что позволяет предположить, что все, что контролирует эти колебания, происходит в региональном масштабе (Ginsberg et al., 1998). Однако одна погода, очевидно, не объясняет заболеваемость болезнью Лайма, поскольку корреляция с погодными факторами дает разные результаты (McCabe and Bunnell, 2004; Ostfeld et al., 2006). Взаимосвязь между клещами и погодой сложна и требует изучения условий в листовой подстилке, где обитают клещи, а не просто измерения погоды со станции аэропорта.Кроме того, время, которое клещ проводит при температуре ниже определенного уровня, влияет как на его выживаемость, так и на активность (Rodgers et al., 2007).

То, как клещи взаимодействуют с хозяевами, может влиять на количество клещей, которые приобретают патоген от инфицированных животных-хозяев, включая долю инфицированных хозяев, резервуарную способность различных видов хозяев и распределение личинок и нимфальных клещей на эти хозяева. Хозяева, особенно млекопитающие и птицы, значительно различаются по своей компетенции в отношении резервуаров.Некоторые домашние животные, например собаки, являются подходящими резервуарами для болезни Лайма. Однако домашние животные, вероятно, не играют большой роли в цикле передачи болезни Лайма, потому что они проводят в лесу гораздо меньше времени, чем дикие животные. Есть исключения: например, на острове Монхеган, штат Мэн, Норвегия крысы являются инвазивными видами, которые являются компетентными резервуарами и дичают (Smith et al., 1993). Кроме того, компетентность хозяев может значительно различаться в лабораторных и полевых исследованиях ().В лаборатории исследователи изучают компетентность резервуаров, помещая инфицированных клещей на животных-хозяев или вводя животным инъекцию B. burgdorferi . Через неделю или две исследователи поместили неинфицированных личинок клещей на инфицированных животных и определили, какой процент личинок приобретает бактерии. В полевых же исследованиях, напротив, исследователи помещают неинфицированных личинок на диких животных и определяют, сколько из них заразилось. Результаты могут отличаться в зависимости от лаборатории и области по причинам, которые не совсем понятны.Например, когда малиновки были инфицированы в лаборатории, они оказались весьма компетентными резервуарами для B. burgdorferi , причем 82–92% личинок клещей приобрели возбудитель. Напротив, когда неинфицированные личинки клещей были помещены на малиновку с поля, только 16 процентов личинок заразились бактериями (Richter et al., 2000; Ginsberg et al., 2005).

ТАБЛИЦА 4-1

Компетенция отдельных видов позвоночных в резервуаре для Borrelia burgdorferi (с использованием Xenodiagnostic Ixodes Scapularis Larvae).

Уровень резервуара B. burgdorferi также может варьироваться в зависимости от географического района в зависимости от разнообразия доступных хозяев. Некоторые из этих видов-хозяев являются подходящими резервуарами, а другие — нет. На Файер-Айленде неинфицированные личинки I. scapularis питаются различными видами-хозяевами — некоторые из них являются хорошими резервуарами, а некоторые нет, — причем главными резервуарами являются мелкие грызуны. Однако сообщество хозяев не очень разнообразно, поэтому заражается большой процент нимф клещей.В более экологически разнообразном сообществе разнообразие хозяев для B. burgdorferi ослабляет влияние грызунов как хозяев (LoGiudice et al., 2003). Это, в свою очередь, влияет на вероятность заражения людей болезнью Лайма, хотя эффект носит комплексный характер. Например, разбавление работает на северо-востоке, потому что мелкие грызуны, основные хозяева для B. burgdorferi , являются очень хорошими резервуарами. На юге ящерицы, основные хозяева для Ixodes scapularis , не являются хорошими резервуарами, поэтому расширение разнообразия хозяев в этом регионе может фактически увеличить заболеваемость болезнью Лайма.

Разнообразие векторов также может влиять на вероятность заболеваний человека. В начале 1980-х на Файер-Айленде наиболее распространенными видами клещей были американский собачий клещ и черноногий клещ. В конце 80-х и 90-х годов прошлого века клещ-одиночка, A. americanum , стал более многочисленным, а патогены E. chaffeensis , E. ewingii и R. amblyommii стали представлять риск заболеваний человека. (Mixson et al., 2006).

Пространственные закономерности включают географическое распределение компетентных хозяев и переносчиков.Для I. scapularis характерно распространение на севере и большей части юга Соединенных Штатов, но случаи болезни Лайма, о которых сообщается в Центры по контролю и профилактике заболеваний (CDC), происходят преимущественно в северных штатах. Таким образом, плотность клещей сама по себе не определяет эти показатели. Одним из факторов, который может быть важным, является компетентность принимающей стороны. Как отмечалось выше, млекопитающие, обитающие на севере, являются весьма компетентными резервуарами для B. burgdorferi , тогда как на юге многочисленные ящерицы не являются хорошими резервуарами.Вторым пространственным фактором может быть генетическое распределение клещей. Например, одна генетическая линия клещей I. scapularis встречается как на севере, так и на юге Соединенных Штатов, но множество других линий встречается на юге, но не на севере (Beati, неопубликовано). Неизвестно, различаются ли генетические линии по предпочтениям хозяина и компетенции переносчиков.

На временные закономерности также могут повлиять географические тенденции. Например, на Северо-Востоке взрослые особи I. scapularis откладывают яйца, а неинфицированные личинки вылупляются в середине лета и питаются инфицированными хозяевами.Зараженные нимфы появляются следующей весной и питаются кровью, а осенью вырастают взрослыми особями. Это означает, что нимфы и личинки, присутствующие в каждом конкретном году, представляют разные популяции. Нимфы заражают хозяев бактериями B. burgdorferi , которые личинки приобретают, питаясь этими же хозяевами, несколько позже в течение сезона; цикл передачи очень эффективен. Если бы сезонные циклы личинок и нимф перекрывались еще больше, передача могла бы быть менее эффективной. Если нимфы появляются значительно раньше в течение сезона, а личинки — значительно позже, животные-хозяева могут потерять свою инфекционность в течение промежуточного периода.Поэтому понимание временной взаимосвязи между этими стадиями имеет решающее значение для понимания того, почему болезнь Лайма распространена в одних регионах, а в других — нет. Например, понимание того, как более продолжительный вегетационный период влияет на активный период различных стадий клеща, может помочь понять, как изменение климата может повлиять на болезни человека.

В ходе многолабораторного исследования географических закономерностей собираются стандартизованные образцы сообществ хозяев и распределения клещей на хозяевах в четырех регионах страны, чтобы определить, какие генетические группы присутствуют и коррелируют ли они с экологическими факторами.Проверка гипотез и экологическое моделирование могут помочь определить, почему болезнь Лайма приводит к тому, что в одних районах заражено много клещей, а в других — мало. Результаты могут пролить свет на то, как распространение болезни Лайма может измениться в будущем.

Как обсуждалось ранее в отчете, есть изменения динамики, которые повлияют на человеческие заболевания. Например, распространение клещей распространяется вверх по долине Гудзона в Нью-Йорке, на север Нью-Джерси, вниз на юго-восток и в Иллинойс, и моделирование предполагает, что клещи распространятся и дальше в Канаду.Расширение распространения клещей само по себе не обязательно означает увеличение числа заболеваний человека, но это важный фактор. Еще одним фактором может быть расширение распределения хостов. Например, если ящерицы распространятся на север, заболеваемость болезнью Лайма может снизиться. Точно так же интродуцированные виды могут влиять на передачу болезней, если они являются компетентными хозяевами. Наконец, изменение сезона активности клещей в результате более продолжительного вегетационного периода может повлиять на динамику передачи.

Пробелы в знаниях и возможности для исследований

Гинзберг отметил следующие ключевые области будущей работы:

• Влияние физических факторов на распространение и численность клещей.

• Влияние изменения климата на распространение клещевых патогенов среди позвоночных-хозяев.

• Факторы, влияющие на инфекционность этих хозяев в полевых условиях по сравнению с лабораторными.

• Влияние продолжительности активного сезона на фенологию клещей или события жизненного цикла.

• Географические закономерности в генетической структуре популяций клещей.

• Эффективное нацеливание и интеграция методов борьбы с воздействием клещей на человека.Например, планировщики землепользования и ландшафтные архитекторы могут спроектировать сообщества и застройки, чтобы уменьшить воздействие клещей на человека, даже если они относительно многочисленны. Такой подход потребует относительно скромных вложений.

ОБСУЖДЕНИЕ

Кинг задал вопрос комиссии о том, какую роль феромоны могут играть в клещевых заболеваниях. Мундерлох отметил, что разные виды клещей производят разные типы феромонов для агрегации и стимуляции спаривания.Кроме того, состав слюны у I. scapularis и D. variabilis сильно различается. Гормоны агрегации играют основную роль у некоторых клещей, таких как D. variabilis , но играют меньшую роль у I. scapularis . Было бы сложно из-за расхождения отметок делать обобщения. Гинзберг отметил, что в настоящее время ведутся активные исследования по использованию феромонов для улучшения методов борьбы с клещами за счет привлечения клещей к пестицидам, но в продаже ничего нет.

Шутце спросил, могут ли морозы, продолжающиеся более 3 дней, повлиять на количество клещей и, следовательно, на количество клещевых болезней в этом сезоне. Гинзберг отметил, что лабораторные исследования показывают, что температура должна быть значительно ниже точки замерзания, прежде чем это подействует. Однако в полевых условиях это может быть не так, поскольку клещи приспособились находить места в почве и под поверхностью, обеспечивающие определенную защиту. Мундерло далее отметил, что глубокий снежный покров является защитным, потому что прямо под снежным покровом в некоторых областях температура едва ниже нуля.

Похоже, что новые инфекционные заболевания со временем имеют траекторию, в которой частота случаев увеличивается, а затем выходит на плато. Основываясь на этом наблюдении, один участник спросил через динамику патогена, клеща или хозяина, какой предел будет для болезни Лайма на северо-востоке. Гинзберг отметил, что делать какие-либо прогнозы будет сложно, потому что болезнь Лайма все еще распространяется в новые области, и возросшая отчетность отражает этот факт. Участник также спросил, существует ли какой-либо долгосрочный ряд показателей инфицирования хозяев и клещей в нескольких местах.Гинзберг отметил, что показатели заражения значительно различаются. На Файер-Айленде уровень заражения может колебаться от 4,5% до более 30% из года в год. Хотя это предварительные наблюдения, он отметил, что колебания могут быть связаны с популяциями хозяев коллектора.

Уокер спросил, влияет ли распространенность возбудителя у клещей на вирулентность патогена. Например, это может быть случай с D. variabilis , несущими R.rickettsii и A. cajennense в Южной Америке, которые являются переносчиками R. rickettsii в районах, где эти заболевания распространены, но число клещей относительно невелико. Шван отметил, что этот вопрос недостаточно изучен. Возвратные спирохеты могут быть губительны для клещей, если клещи проглатывают значительное количество спирохет, но это неофициальная информация. Более высокая температура окружающей среды увеличила смертность клещей D. andersoni и при заражении R.rickettsii (Niebylski, Peacock, 1999).

Другой участник спросил, адаптируется ли хозяин со временем, чтобы стать некомпетентным резервуаром, когда адаптируется его иммунный ответ. Например, в недавно эндемичной зоне тот же вид может быть хорошим резервуаром, потому что у него не развился иммунный ответ такого типа. Гинзберг отметил, что это может происходить в природе, а также могут быть различия в течение жизненного цикла хозяев, так что молодые особи обладают иной способностью к резервуару, чем взрослые.Участник также задал вопрос, является ли одна из причин отсутствия совпадения распределения зарегистрированных случаев болезни Лайма и распространения черноногого клеща результатом занижения данных. Гинзберг отметил, что это могло быть одним из объяснений, но использование методов маркировки для сбора клещей дало результаты, сопоставимые с результатами CDC в отношении случаев заболевания людей.

СРАВНИТЕЛЬНАЯ МЕДИЦИНСКАЯ ЗНАЧИМОСТЬ ЕДИНОГО ЗДОРОВЬЯ ПОДХОДА К ВОЗНИКАЮЩИМ ЗАБОЛЕВАНИЯМ КЛЕЩИ

Эдвард Б.Брейчвердт, DVM, Колледж ветеринарной медицины, Университет штата Северная Каролина

Подход «Единое здоровье» признает необходимость совместной работы ветеринаров, специалистов по здоровью человека и ученых-экологов, учитывая динамическое взаимодействие между людьми, животными и окружающей средой. . Этот подход становится все более важным в отношении зоонозных болезней, таких как TBD, для которых животные являются резервуарами. Многочисленные обмены знаниями, например использование животных в качестве дозорных для болезней человека, показывают важность концепции «Единое здоровье» для понимания ТБД.Использование этого подхода, вероятно, приведет к прогрессу в области здравоохранения в 21 веке «за счет ускорения открытий биомедицинских исследований, повышения эффективности общественного здравоохранения, быстрого расширения базы научных знаний и улучшения медицинского образования и клинической помощи» (http: // www. onehealthinitiative.com/mission.php).

Животные, особенно собаки, из-за их непосредственной близости к людям и того факта, что они часто проявляются схожими признаками клещевой болезни, часто являются стражами TBD у людей (Elchos and Goddard, 2003).Например, симптомы у собак, инфицированных естественным путем или в лаборатории R. rickettsii , почти идентичны симптомам людей с пятнистой лихорадкой Скалистых гор. В контексте одного лекарства и ветеринария, и медицина для человека могут дать ключевое представление о TBD. В исследовании 2003 года собака из фермерской семьи умерла, несмотря на лечение антибиотиками, после позднего диагноза эрлихиоза. Две недели спустя у 46-летнего владельца фермы поднялась температура, заболела голова, рвота и боли в спине.Поскольку распознать клещевое заболевание у людей сложно, ее семейный врач диагностировал растяжение мышц и острый цистит. Женщина получила два препарата, в том числе сульфаниламиды, которые противопоказаны для лечения риккетсиозов. Через 3 дня она умерла от васкулита. Центр контроля заболеваний установил, что у нее была пятнистая лихорадка Скалистых гор. Через неделю у второй собаки в семье развилось лихорадочное заболевание, и ей быстро назначили доксициклин. Диагноз пятнистой лихорадки Скалистых гор был поставлен на основании сероконверсии до R.rickettsia , что подтверждено CDC (Elchos and Goddard, 2003).

Во втором тематическом исследовании вспышка пятнистой лихорадки Скалистых гор в Бронксе, штат Нью-Йорк, в 1987 году, скорее всего, произошла после того, как самка клеща была унесена собакой, которая отправилась в эндемичный район (Salgo et al. , 1988). Клещ, несущий R. rickettsii , предположительно передал возбудитель трансовариально следующему поколению детских клещей, что привело к вспышке заболевания человека. Сегодня, благодаря усовершенствованным акарицидным продуктам, которые являются более безопасными и эффективными, и усилиями ветеринаров по обучению клещевым болезням, вероятность возникновения городской вспышки намного меньше.

Достижения в области эпиднадзора и диагностики в ветеринарии продолжают использоваться для лечения клещевых болезней человека, и наоборот. Ветеринары обычно используют экспресс-тест на месте, чтобы определить, подвергались ли собаки воздействию Ehrlichia sp. , Borrelia burgdorferi (болезнь Лайма) , или A. phagocytophilum; результатов этого тестирования помогли пролить свет на то, где могут возникать заболевания человека, вызываемые этими патогенами. Наблюдение за E.canis , E. chaffeensis и Антитела E. ewingii у собак помогли выявить высокую распространенность коричневых собачьих клещей, инфицированных и передающих передачу E. canis в Аризоне (). Наблюдение обнаружило кластер Ehrlichia у собак в Миннесоте и Висконсине, что имело смысл после того, как CDC недавно обнаружил Ehrlichia muris -подобную инфекцию у людей с ослабленным иммунитетом в этом регионе. Более того, высокочувствительные молекулярные тесты на клещевые организмы помогли определить важность коинфекции и прояснили патогенез и патофизиологию TBD.ПЦР-анализ образцов периферической крови был полезен для диагностики Ehrlichia у собак и людей. Недавнее сообщение о E. chaffeensis у лемуров было подтверждено методом ПЦР (Williams et al., 2002).

РИСУНОК 4-1

Национальные данные о распространенности антител к Ehrlichia у собак. ИСТОЧНИК: Перепечатано из Veterinary Parasitology, 139, Bowman et al., Успешные или текущие программы ликвидации паразитов, 138–148, Copyright 2009, с разрешения Elsevier.(подробнее …)

Подобные выводы из естественных инфекций у животных улучшили понимание болезней человека, вызываемых другими возбудителями, передающимися клещами. Например, A. phagocytophilum может вызывать заболевания у кошек, собак, лошадей и людей в одном и том же географическом районе, причем тромбоцитопения (низкое количество тромбоцитов) является наиболее устойчивым отклонением, выявленным лабораторными тестами у разных видов. Коинфекция B. burgdorferi является обычным явлением, поскольку один и тот же клещ является переносчиком обоих организмов.Имеются некоторые экспериментальные доказательства хронической инфекции A. phagocytophilum у собак (Scorpio et al., 2010), и это открытие предполагает необходимость изучения болезней человека, вызванных этим патогеном. Примечательно, что открытие человеческого анаплазмоза произошло спустя десятилетия после того, как ветеринары Калифорнийского университета определили возбудителя, который затем был описан как Ehrlichia. equi в середине 1960-х годов. Экспериментально E. equi был передан кошкам, собакам и нечеловеческим приматам, чтобы проверить, насколько патогенен этот организм в разных линиях видов.На основании этих результатов вид Ehrlichia впоследствии был связан с гранулоцитарным эрлихиозом человека (Bakken et al., 1994). Этот человеческий патоген был секвенирован, и было установлено, что он филогенетически тесно связан с E. equi , о котором сообщалось несколько десятилетий назад (Chen et al., 1994). Последующие филогенетические исследования привели к реклассификации E. equi в род Anaplasma , таксономической унификации этого агента с возбудителем болезней человека и видообразованию A.phagocytophilum (Dumler et al., 2001).

Подчеркнув необходимость подхода «Единое здоровье», вскоре после открытия гранулоцитарного анаплазмоза человека исследователи с помощью секвенирования ДНК обнаружили, что собаки и лошади с нейтрофильной морулой в Швеции были инфицированы генетически идентичным сегментом из примерно 1400 пар оснований 16S. Ген рРНК патогена Ehrlichia , описанный Ченом (Johansson et al., 1995). Эти результаты подчеркивают необходимость подхода «Единое здоровье».В результате обмена информацией между дисциплинами, видами и континентами гранулоцитарный анаплазмоз впоследствии был подтвержден у кошек и собак на северо-востоке США, а анаплазмоз человека был зарегистрирован в Швеции, Германии, Австрии и многих других странах Европы и Азии.

Другая возможность, которую ветеринарные исследования могут использовать для понимания болезней человека, — это использование собак как естественной модели болезни. Например, в недавнем исследовании цельная кровь и сыворотка были собраны у 731 собаки из одной ветеринарной больницы в Бакстере, штат Миннесота.Клиническое заболевание и положительный результат ПЦР-теста на A. phagocytophilum были более вероятны у собак, ранее инфицированных B. burgdorferi. Серотипность A. phagocytophilum и B. burgdorferi у собак в этом регионе была очень высокой (55 процентов, или 405 из 731 протестированной собаки) (Beall et al., 2008). Что касается обоих этих патогенов, то вероятность того, что собака будет здоровой после контакта с этими организмами и инфицирования ими, будет столь же велика, чем проявление болезни.Однако, если у этих собак были антитела как к A. phagocytophilum , так и к B. burgdorferi , то статистически животные были клинически больными. Более того, диагностическая документация ДНК A. phagocytophilum в крови была связана с заболеванием. Существует высокая корреляция между воздействием клещей, переносящих A. phagocytophilum и B. burgdorferi , и вероятностью заражения человека клещами в той же среде.Поскольку ветеринары регулярно проводят скрининг на антитела к этим организмам, они могут информировать клиента о риске TBD у их домашних животных и членов семьи.

Bartonella является альфа-протеобактериями и филогенетически связана с другими клещевыми патогенами из родов Anaplasma, Ehrlichia, и Rickettsia. Это может быть самый важный род бактерий, заражающих как людей, так и животных, который ученые могут изучить в следующем десятилетии. Эти организмы могут быть интраэритроцитами как у людей, так и у грызунов и кошек.К сожалению, в отличие от клещевых организмов, которые обладают тропизмом только к нейтрофилам ( A. phagocytophilum или Ehrlichia ewingii ) или макрофагам ( E. canis или E. chaffeensis , или в первую очередь Bartonella ), бактерии кажутся для проникновения в эритроциты, эндотелиальные клетки и клетки микроглии, а также в клетки-предшественники CD34 в костном мозге. В настоящее время только косвенные доказательства подтверждают передачу клещами Bartonella. Точно так же Bartonella подчеркивает необходимость исследования One Health, поскольку вши, блохи, москиты и, возможно, клещи могут передавать патогены этого рода бактерий (Angelakis et al., 2010; Дитрих и др., 2010). Кроме того, люди могут заразиться через укусы животных, царапины, прививку иглой и, возможно, внутриутробную передачу (Breitschwerdt et al., 2010; Oliveira et al., 2010). Серые белки, суслики и сурки также могут служить резервуарами для Bartonella — скорее всего, различных видов бактерий. Между тем спектр хронических заболеваний человека, связанных с этим видом, расширяется (Breitschwerdt et al., 2008, 2010a; Sykes et al., 2010).

Собаки и люди с бартонеллезом имеют сходные клинические проявления, включая эндокардит с отрицательным посевом (эндокардит без этиологии), пелиоз гепатита, бациллярный ангиоматоз, миокардит, артрит, энцефалит, иммуноопосредованную тромбоцитопению и иммуно-опосредованную гемолитическую анемию ., 2009; Breitschwerdt et al., 2010a). Гепатический пелиоз и бациллярный ангиоматоз встречаются у ВИЧ-инфицированных и собак, иммуносупрессивных из-за химиотерапии рака или иммунодепрессивной лекарственной терапии (Yager et al., 2010). Кроме того, 32 процента людей, имевших обширный контакт с членистоногими и животными, инфицированы овцами Bartonella , белкой Bartonella , собакой Bartonella или кошкой Bartonella. Лица, не участвующие в таком контакте, не обнаруживают инфекции, о которой сообщалось с помощью ПЦР-анализа (Maggii et al., 2010).

Вместе Брайтшвердт отметил, что эти результаты для TBD подчеркивают, что сотрудничество между практикующими ветеринарными специалистами и специалистами в области медицины, наряду с частично совпадающими системами надзора, будет очень полезно как для людей, так и для животных.Кроме того, крайне необходимо понять роль трансмиссивных организмов как причины хронических заболеваний животных и людей. Наконец, просвещение населения играет важную роль в предотвращении заболеваний и смерти от острых инфекционных заболеваний TBD, таких как анаплазмоз, эрлихиоз и пятнистая лихорадка Скалистых гор.

ВАРИАНТ

Джеймс Х. Оливер младший, доктор философии, Институт артроподологии и паразитологии Южного университета Джорджии

Сегодня, B.Комплекс burgdorferi sensu lato включает 18 названных и 1 еще не названный вид спирохет. Некоторые из этих подвидов являются известными патогенами человека. В Европе B. afzelii и B. garinii являются одними из наиболее важных геновидов, вызывающих болезни человека. В США B. burgdorferi sensu stricto считались единственным возбудителем боррелиоза Лайма до недавнего времени, когда у людей были обнаружены B. bissettii -подобных спирохет. Большая часть того, что известно о B.burgdorferi был зарегистрирован в штатах северо-восток и средний запад. Для юго-востока Соединенных Штатов проведено меньше исследований. Чтобы начать исследование различий на юго-востоке США, был предложен ряд рабочих гипотез боррелиоза:

• Существует большее генетическое разнообразие среди B. burgdorferi s.l. на юго-востоке США.

• Инфекционность и патогенность южных штаммов Borrelia различаются сильнее, чем у северо-восточных штаммов.

• Несколько «популяций» переносчика I. scapularis распространены в восточной и центральной частях США. Поведение клещей, жизненные циклы и заболеваемость боррелиями варьируются среди популяций и определяются климатом, местной растительностью, подходящими резервуарами или хозяевами, а также генетическим профилем штаммов Borrelia .

• В основном не кусающие человека I. minor и I. affinis часто инфицированы B.burgdorferi s.l. и служат энзоотическими векторами Borrelia .

• Взрослые I. scapularis кусают людей на юго-востоке США, но нимфы редко.

• Среди позвоночных-хозяев клещей на юго-востоке США существует более широкое разнообразие, особенно рептилии, что, вероятно, снижает частоту встречаемости B. burgdorferi в I. scapularis.

• Птицы — основное средство передвижения клещей на большие расстояния и Borrelia .

• Недавние данные свидетельствуют о том, что одной из ключевых детерминант ассоциации спирохет и хозяина является система комплемента хозяина.

18 признанных геновидов комплекса B. burgdorferi sensu lato перечислены в. Некоторые обсуждают, встречается ли B. burgdorferi в южных штатах. Доказательства у птиц и животных нескольких подвидов обнаружили Borrelia в этой области, включая Джорджию, Флориду, Южную Каролину и Миссури.Эти подвиды включают B. americana, B. carolinensis и B. bissettii . Кроме того, изолированные гены из европейских генотипов Borrelia были обнаружены в образцах от птиц и животных (Оливер, неопубликовано). При анализе 112 субкультур из более чем 300 изолятов в этих четырех штатах было обнаружено 52 штамма B. burgdorferi . Из этих 52 штаммов 15 идентичны штамму типа B31, обнаруженному на северо-востоке, а 37 идентичны другим штаммам B.burgdorferi sensu stricto, в том числе из Калифорнии и Европы (Oliver, неопубликовано). Эти данные были основаны на двух геномных локусах, межгенном спейсере 5S – 23S и рДНК 16S.

ТАБЛИЦА 4-2

Семнадцать признанных геновидов Borrelia burgdorferi Sensu Lato Complex.

Анализ шести геномных локусов из штаммов B. burgdorferi у нимфальных I. minor клещей, обнаруженных на одном крапивнике Carolina в Южной Каролине, подчеркивает большое разнообразие этих штаммов.У нимфальных клещей на каролинском крапивнике были описаны две разные генетические группы B. americana . Путем объединения данных по многочисленным личинкам I. minor у одной и той же птицы были выделены два других новых подвида Borrelia (Оливер, неопубликовано). Тот факт, что птицы являются эффективными переносчиками штаммов Borrelia на большие географические расстояния, обещает сделать эти штаммы более широко распространенными. Ареал одних только крапивников Каролины охватывает почти половину Соединенных Штатов ().

РИСУНОК 4-2

Птицы являются эффективными переносчиками штаммов Borrelia на большие географические расстояния. Например, только ареал крапивника Каролины охватывает почти половину Соединенных Штатов. ИСТОЧНИК: Изображение любезно предоставлено Кеном Томасом, www.kenthomas.us.

Среди клещей, которые служат переносчиками B. burgdorferi , и среди их животных-хозяев наблюдается значительное генетическое разнообразие. Например, мы выделили 53 штамма Borrelia в I.scapularis , 43 в I. dentatus , 27 штаммов в I. affinis и 27 штаммов в I. minor. Кроме того, штаммы Borrelia были культивированы от трех первичных грызунов, которые служат резервуарами Borrelia на юге: Peromyscus gossypinus , хлопковая мышь, имела 70 штаммов; Sigmodon hispidus , хлопковая крыса имела 26 линий; и Neotoma floridana , восточная древесная крыса, имела 35 линий (Oliver, неопубликовано).

Существует также значительное генетическое разнообразие среди подвидов Borrelia , заражающих этих птиц и животных-хозяев.Например, изучая изолятов Borrelia от пяти животных в Южной Каролине и Джорджии, включая хлопковую крысу, двух хлопковых мышей, древесную крысу и пушистый дятел, исследователи обнаружили как американские, так и европейские штаммы, в том числе sensu stricto, B. carolinensis, и B. garinii . При исследовании изолятов Borrelia у 16 ​​птиц с острова Святой Екатерины, небольшого острова к югу от Саванны, некоторые птицы несли только один геновид, а другие — три (Оливер, неопубликовано).

Все эти данные противоречат недавней догме о том, что Borrelia не встречается на юге США. Фактически, штамма Borrelia распространяются по всему региону. Остается вопрос, вызывают ли эти штаммы болезни человека.

Таким образом, Оливер отметил, что более 300 B. burgdorferi sensu lato были изолированы в Джорджии, Флориде, Южной Каролине и Миссури. Наибольшее количество изолятов — B. burgdorferi , за которыми следуют B.bissettii из Джорджии, Южной Каролины и Флориды, а затем B. andersonii из Миссури, с B. carolinensis и B. americana , недавно описанными из Джорджии и Южной Каролины. Большинство изолятов имеют один геновид, но 25 культур содержат более одного геновида. Изоляты из трех участков в Джорджии и двух в Южной Каролине содержат гены как минимум двух европейских геновидов: B. garinii, и B. afzelii. I. scapularis, I.affinis, и I. minor являются наиболее распространенными переносчиками B. burgdorferi sensu lato в Джорджии, Флориде и Южной Каролине.

Основываясь на этих выводах и других исследованиях, Оливер сформулировал ряд гипотез для будущих исследований:

• Инфекционность и патогенность штаммов Borrelia больше в южных штатах, чем в северо-восточных штатах.

• Поведение и жизненный цикл клещей, а также заболеваемость боррелиями различаются среди популяций клещей в зависимости от климата, сезонности, местной растительности, подходящих резервуарных хозяев и генетического профиля штаммов Borrelia .

• I. minor и I. affinis часто инфицированы B. burgdorferi . Хотя эти клещи редко кусают людей, они служат энзоотическими переносчиками Borrelia . То есть они поддерживают популяций Borrelia в окружающей среде. I. dentatus, , также являющийся распространенным переносчиком B. andersonii , кусает людей нечасто.

• В отличие от северо-востока, нимфы I. scapularis редко кусают людей на юге США.Однако, вопреки поверью, взрослые особи I. scapularis действительно кусают людей на юге.

• Юго-восток Соединенных Штатов имеет более широкое разнообразие позвоночных-хозяев, особенно рептилий, чем северо-восток Соединенных Штатов, что может снизить риск воздействия на человека.

• Разнообразие Borrelia , ассоциированных с грызунами, намного ниже, чем у птиц.

• Генетически различные штаммы Borrelia часто встречаются в пределах одного и того же индивидуального клеща или позвоночного-хозяина.Другие исследователи показали, что Borrelia имеет систему рекомбинации, необходимую для горизонтального генетического обмена.

ОБСУЖДЕНИЕ

Один участник усомнился в точности карт распределения клещей, поскольку во многих округах нет энтомолога. Оливер отметил, что карты распределения неполны, потому что сбор образцов является добровольным и зависит от добровольцев, которые отправляют образцы. Другой участник спросил, что делать человеку, учитывая, что информация о распределении клещей неполна.Оливер отметил, что необходимо провести идентификацию клещей. Он сказал, что большинство клещей не передают Borrelia , и даже если это вид, уровень заражения низкий. Другой участник отметил, что клещи-одиночки A. americanum не являются переносчиками B. burgdorferi , но могут переносить B. lonestari , которые могут вызывать южную клещевую сыпь (STARI). Оливер отметил, что STARI — недостаточно изученная область в области борьбы с клещевыми заболеваниями. Он обнаружил спирохеты при освещении темного поля, но не смог их культивировать.

Другой участник отметил, что в Колумбии, штат Мэриленд, один из самых высоких показателей заболеваемости болезнью Лайма в штате. Он спросил участников группы, что сообщества могут сделать, чтобы вмешаться в жизненный цикл клещей, например, установить станции кормления оленей. Гинзберг отметил, что в высокоэндемичных районах, как правило, существует потребность в комплексном подходе, адаптированном к конкретным экологическим условиям в этом районе. Станции кормления с балдахином были изучены в широком диапазоне сред и обладают средней эффективностью в борьбе с нимфальными клещами; однако они не будут выполнять полную профилактическую работу.Необходимо интегрировать различные методы управления, включая образование и экологический контроль.

ЗАКЛЮЧИТЕЛЬНЫЕ МЫСЛИ О ВОЗНИКАЮЩИХ ИНФЕКЦИЯХ, БИОЛОГИИ ТИКА И ВЗАИМОДЕЙСТВИИ ХОЗЯИН-ВЕКТОР

Лонни Кинг, DVM, MS, MA, Колледж ветеринарной медицины, Университет штата Огайо

Потому что многие TBD являются экспертами по зоонозам, животным и людям срочно необходимо сотрудничать и разработать интегрированную систему наблюдения, которая включает домашних животных, диких животных, клещей и людей.Более широкий и эффективный надзор мог бы позволить животным служить в качестве дозорных и суррогатов для человеческого риска и подверженности TBD. В самом деле, без надежных систем диагностики и эпиднадзора, информация о TBD, вероятно, останется заниженной, а истинная частота и бремя этих инфекций будут недооценены.

Фактически, наблюдения, проведенные во Флориде, Джорджии, Миссури и Южной Каролине, показывают, что текущая карта распространения B. burgdorferi может быть неполной.Исследования распространения, хозяина и разнообразия изолятов B. burgdorferi на юго-востоке также предполагают, что риск для человека в этом регионе может быть недооценен, а эпидемиология определенно плохо изучена. Влияние региональных различий в популяциях клещей, хозяевах, средах обитания и патогенных микроорганизмах на болезни человека и генетически различных субпопуляций этих патогенов заслуживает дальнейшего изучения.

Хотя ученые знают, что клещи заражаются множеством микробов и патогенов, необходимы дальнейшие исследования, чтобы понять роль и деятельность этих микробов и их взаимосвязь.Возможный генетический обмен внутри этого микробного сообщества также требует дальнейшего изучения, учитывая, что он может привести к новым заболеваниям.

Наконец, необходимы комплексные междисциплинарные подходы к изучению TBD и улучшению профилактики и лечения.

Возникающие инфекции, биология клещей и взаимодействия хозяев и переносчиков — критические потребности и пробелы в понимании профилактики, улучшения и лечения болезни Лайма и других клещевых болезней

Сегодня клещи обитают почти на всех континентах, а количество видов во всем мире превышает 850.Клещи оказались устойчивыми и устойчивыми в окружающей среде, и летописи окаменелостей предполагают, что они возникли 65–146 миллионов лет назад (см. Олсен и Патц; Паддок и Телфорд, Приложение A).

Признанное число серьезных болезней, передаваемых клещами, росло за последние 30 лет (см. Paddock and Telford, Приложение A). Возникновение и рост числа основных болезней, передаваемых клещами (TBD), объясняется специфической деятельностью человека и его поведением, нарушающим экосистемы (см. Paddock and Telford, Приложение A).Увеличение численности населения и демографические сдвиги привели к драматическим изменениям в распределении и составе естественной среды обитания, поскольку люди модифицируют землю, чтобы создать жилые пространства для сельского хозяйства или отдыха (см. Мундерло и Курти, Приложение A). Эти изменения означают, что люди и животные взаимодействуют во многих других областях, создавая новые возможности для передачи зоонозных заболеваний, включая TBD. Например, фрагментация среды обитания может изменить перемещение хозяев, несущих TBD, динамику передачи болезней и биоразнообразие (см. Приложение A).Глобальные изменения окружающей среды и другие абиотические и биотические факторы также помогают формировать экологию TBD и их появление и возрождение.

К счастью, новые молекулярные инструменты и аналитические методы, такие как секвенирование и анализ генов, позволили ученым получить представление о биологии клещей и привели к лучшему пониманию TBD. Новые технологии также выявили разнообразное микробное сообщество, связанное с клещами, которое включает вирусы, бактерии, простейшие и грибы.Эти микробы могут действовать как симбионты (тесно взаимодействуя, часто на благо клещей), патогены и временные комменсалы (колонизирующие клещей без заметных пагубных последствий) или как патогены (см. Clay and Fuqua, Приложение A).

В этой главе пять ученых изучили естественную историю клещей, их диких животных и домашних хозяев; обрисовал в общих чертах вклад экспертов в области ветеринарии в понимание TBD человека; исследовали генетическое разнообразие среди патогенов, переносчиков и хозяев; и показал, как ученые исследуют микробное сообщество клещей, чтобы лучше понять риск заражения клещами для человека.

ВОЗНИКАЮЩИЕ И ВОЗВРАЩАЮЩИЕСЯ КЛЕТОЧНЫЕ ИНФЕКЦИИ: ГЕНЕТИЧЕСКАЯ МАНИПУЛЯЦИЯ ВНУТРИКЛЕТОЧНЫХ ПАТОГЕНОВ КЛЕЩИ

Ulrike G. Munderloh, D.V.M., Ph.D.

Департамент энтомологии, Университет Миннесоты

Клещи являются эффективными переносчиками множества патогенов из-за их потенциального взаимодействия с несколькими различными позвоночными-хозяевами в течение их жизненного цикла. В результате у них появляется возможность приобрести большое количество различных типов организмов, присутствующих в крови этих хозяев.Микробное сообщество клещей включает вирусы, бактерии, простейшие и грибы и служат симбионтами, комменсалами и патогенами. Фактически, организмов, составляющих микробиом клещей, значительно превышает число известных патогенов человека. Это микробное сообщество может влиять на приобретение, передачу и вирулентность патогенов человека. Кроме того, поскольку клещ питается в течение продолжительных периодов времени, он взаимодействует со своим позвоночным хозяином и обладает способностью подавлять иммунную систему хозяина, подавляя иммунный ответ и связывая антитела, которые хозяин мог выработать в попытке избавиться от кровососущий паразит.Эти атрибуты гарантируют, что патоген может быть приобретен или передан в место укуса, которое подавлено и иммунологически неактивно.

Anaplasma phagocytophilum имеет общий вектор, черноногий клещ, со спирохетами болезни Лайма, вектором, который расширяет свой диапазон, что помогает объяснить рост заболеваемости гранулоцитарным анаплазмозом человека. Белые кровяные тельца, в частности нейтрофилы, инфицированы у резервуарных млекопитающих-хозяев в периферической крови, а также в легких, сердце, селезенке и кишечнике.Животные также служат моделями для объяснения множественных признаков заболеваний, которые могут проявляться у инфицированных людей. Необходимо понять, как эти патогены могут выживать и процветать в широком диапазоне млекопитающих-хозяев и в ряде органов внутри хозяина, а также в клещах-переносчиках. Это можно сделать с помощью новых методов анализа того, как микробы используют свои геномы во время пассажа у млекопитающих и клещей. Живое изображение может дополнительно выявить в режиме реального времени, как ассоциированные с членистоногими патогены и симбионты взаимодействуют со своими хозяевами, и указать пути нарушения этих взаимодействий посредством генетических манипуляций и мутагенеза.Молекулярный анализ показывает удивительное разнообразие и возможный генетический обмен, происходящий внутри этого микробного сообщества, что подчеркивает его способность быстро адаптироваться к новой среде.

Одна из гипотез состоит в том, что дифференциальная экспрессия микробных генов может играть роль в приспособляемости патогена к заметно различающимся средам в млекопитающем-хозяине и клещевом векторе. Экспрессия генов изучалась в клеточных линиях, которые были сосредоточены на жизненном цикле A. phagocytophilum и представляли клеща, человеческий эндотелий и человеческий гранулоцит.Экспрессия генов варьировала в зависимости от линии клеток-хозяев. Например, белок 1A внешней мембраны довольно хорошо экспрессируется в линиях клеток млекопитающих, но не в линии клеток клеща. Белок оттока через внешнюю мембрану и основной поверхностный белок 4, по-видимому, экспрессируются в клетках клещей, но не в клетках млекопитающих. Белок теплового шока в первую очередь экспрессируется в клетках млекопитающих, но в меньшей степени в клетках клеща, что, возможно, отражает более низкую температуру инкубации у клеща. Однако «домашний» ген, необходимый организму, по-видимому, одинаково экспрессируется во всех клеточных линиях, независимо от их происхождения.

Мутационный анализ — еще один метод исследования биологии патогенов и симбионтов. Примерно 40 процентов генома A. phagocytophilum не имеет известной функции, и нокаут генов может выявить функцию этих генов. Дальнейшие исследования могут быть выполнены путем сверхэкспрессии генов для получения достаточного количества образцов для биохимической и иммунологической характеристики, а также путем изучения промоторов и регуляции гена in vivo . Генетический анализ показывает, что человеческие патогены тесно связаны с симбионтами клещей, но симбионты не заражают людей или животных.

Мы обнаружили, что конструкция с одной плазмидой, кодирующая транспозазу Himar 1 и транспозон, может быть использована для мутагенизации A. phagocytophilum при введении в бактерии электропорацией. Транспозон случайным образом вставляется в геном бактерий-реципиентов по механизму «вырезать и вставить». Этот подход дает мутанты, которые затем проверяются на их способность к репликации в клетках клещей, в линии эндотелиальных клеток или в клетках HL-60 (линия промелоцитарных клеток человека, которая может быть дифференцирована в гранулоциты).В экспериментах с использованием двух отдельных мутантов A. phagocytophilum с идентифицированными сайтами встраивания генома мы охарактеризовали влияние разрушения гена на фенотип патогена. Один мутант, у которого есть вставка в ген о-метилтрансферазы, не заражает клетки клеща и даже не связывается с ними, но он хорошо растет в клетках HL-60. Второй мутант имеет вставку в большой ген, экспрессируемый только в клетках млекопитающих. Этот организм способен расти в клетках клещей, но больше не заражает клетки HL-60, хотя может инфицировать лабораторных хомяков.

Риккетсии группы пятнистой лихорадки вызывают повторное появление TBD. Заболеваемость пятнистой лихорадкой Скалистых гор, вызванной Rickettsia rickettsii , значительно увеличилась с 2000 года и географически сместилась из штатов Скалистых гор в Южно-Центральную и юго-восточную части США. Возбудители пятнистой лихорадки встречаются у широкого круга клещей, включая Dermacentor andersoni и D. variabilis (лесной клещ Скалистых гор и клещ американской собаки, соответственно), Rhipicephalus sanguineus (коричневый собачий клещ), и Amblyomma maculatum (клещ на побережье Мексиканского залива), тогда как Ixodes scapularis несет риккетсиозный симбионт, который не вызывает инфекции у животных и людей.Мы успешно создали семейство конструкций Himar 1, которые несут селектируемые и флуоресцентные маркеры для исследования этой группы патогенов. Это продемонстрировало, что риккетсии , , которые, как считалось, проникают только в среднюю кишку клеща, а затем каким-то образом перемещаются в другие органы через гемолимфу, на самом деле перемещаются из средней кишки через трахеальные воздушные трубки по всему телу клеща (Baldridge et al., 2007) .

Недавно было обнаружено, что Rickettsia felis , который передается блохами, несет плазмиды (Ogata et al., 2005). С момента этого первоначального открытия плазмиды были обнаружены у большинства риккетсий, включая R. monacensis, R. peacockii, R. massiliae, R. amblyommii, R. hoogstraalii, и R. helvetica . Плазмиды до сих пор не обнаружены у высокопатогенных видов, таких как R. rickettsii и Rickettsia prowazekii , и причины этого истинного отсутствия или отсутствия обнаружения неясны. Поскольку гены, кодируемые плазмидами, консервативны у многих видов, рабочая гипотеза состоит в том, что плазмиды играют важную роль в биологии риккетсий . Многие гены риккетсиозных плазмид родственны генам других видов риккетсиозов. Однако в плазмидах риккетсиоза есть гены, которые не встречаются у других риккетсий , но встречаются у неродственных бактерий. Эти данные позволяют предположить, что плазмиды риккетсиоза участвуют в горизонтальном переносе генов у этих видов. Геном R. peacockii, , который является ближайшим родственником вирулентного R. rickettsia , имеет плазмиду, которая кодирует кластер генов, связанных с островом гликозилирования Pseudomonas aeruginosa , которые, вероятно, участвуют в биосинтезе фосфолипидов.Хромосома R. peacockii кодирует ген, важный для биосинтеза фосфолипидов, который подвергся мутации, и возможно, что гены, кодируемые плазмидой, компенсируют эту мутацию. Плазмиды разных видов риккетсиозов несут другие гены, которые имеют лишь отдаленное родство. Например, белки parA R. peacockii и R. felis наиболее тесно связаны с белками E. coli и Pseudomonas , тогда как небольшие белки теплового шока Hsp-1 и -2 тесно выровнены. с риккетсиозной филогенетической линией.

Обнаружение разнообразных плазмид у различных видов Rickettsia позволило предположить их потенциальное использование в качестве векторов трансформации, метод, который может значительно облегчить генетический анализ и ускорить понимание патогенов. Мы разработали серию челночных векторов, начиная с рекомбинантной версии pRAM18, одной из плазмид из R. amblyommii, , несущих флуоресцентные и селектируемые маркеры. Области плазмиды, кодирующие гены parA и DnaA , которые важны для поддержания и репликации плазмиды, наряду с селектируемым и отслеживаемым флуоресцентным маркером, были субклонированы в pGEM.Впоследствии скрининг библиотеки pRAM18 дал доказательства другой плазмиды R. amblyommii , pRAM32, и участок, содержащий гены parA и DnaA , был субклонирован в pUC, другую коммерчески доступную плазмиду. Это дало семейство конструкций: исходную рекомбинантную pRAM18 большого размера, ее меньшие производные и меньшую конструкцию pRAM32. Со всеми четырьмя этими конструкциями трансформанты получали электропорацией R. monacensis , R.montanensis и R. bellii. Рекомбинантные риккетсиальные плазмиды pRAM18 поддерживали в виде плазмид в популяциях риккетсиозов, как и гораздо меньшие конструкции на основе pGEM и pUC.

В заключение Мундерлох отметил, что транспозазная система Himar 1 полезна для случайного мутагенеза и нокаута генов у облигатных внутриклеточных бактерий, но оказалась не очень эффективной. Несмотря на этот недостаток, мутагенез транспозона Himar 1 позволил изучить функцию генов у организмов, которыми традиционно было трудно манипулировать генетически.В сочетании с плазмидами, используемыми в анализах комплементации, существующие конструкции позволят исследователям продвинуться в направлении функционального геномного анализа этих бактерий. Таким образом, могут быть разработаны лекарства, нацеленные на конкретные гены, или могут быть созданы штаммы вакцин с ослабленной вирулентностью, которые будут генерировать защитный иммунный ответ, не вызывая заболевания. Инструменты, созданные для риккетсиозных организмов, могут быть полезны и для других патогенных бактерий.

ЕСТЕСТВЕННАЯ ИСТОРИЯ КЛЕЩЕЙ: ЭВОЛЮЦИЯ, АДАПТАЦИЯ И БИОЛОГИЯ

Том Г.Шван, доктор философии, магистр медицины, Лаборатория зоонозных патогенов, Национальный институт аллергии и инфекционных заболеваний,

Клещи принадлежат к типу Arthropoda и классу Arachnida . Они не насекомые. Хотя у них есть экзоскелет и суставные придатки, у них восемь ног, они не летают и не имеют головы, грудной клетки или живота. Клещи также сильно отличаются от большинства насекомых тем, что они являются важными переносчиками многих патогенов. Среди тех насекомых, которые питаются кровью, таких как комары, мошки, песчаные мухи, мухи цеце и блохи, только взрослые особи — и часто только самки — питаются кровью.Это означает, что только взрослые могут получить инфекционную кровяную муку от инфицированных животных, которые служат резервуаром для патогенов, таких как грызуны. Напротив, клещи являются обязанными питателями крови на всех этапах своего жизненного цикла, что делает их способными передавать патогены на разных этапах.

Существует три семейства клещей: Ixodidae , Argasidae и Nutalliellidae. Ixodidae насчитывает 12 родов, а Argasidae — 4. Nutalliellidae состоит из одного вида.Иксодиды — это твердые клещи, которые проходят три стадии эволюции: личинка, нимфа и взрослая особь. Аргасиды — это мягкие клещи, которые также проходят несколько стадий: личиночную, множественную нимфальную стадию и взрослую особь. В отличие от твердых клещей, у которых взрослые особи питаются только один раз, взрослые особи мягких клещей могут питаться несколько раз. Об эволюции клещей известно немного, поскольку ископаемые клещи, обнаруженные в янтаре, возраст которых 94 миллиона лет, выглядят как современные клещи (Klompen and Grimaldi, 2001).

Клещи Ixodid имеют жизненный цикл от 1 до 3 лет и, как правило, менее способны голодать и выжить без приема пищи с кровью.Напротив, Argasidae имеют расширенный жизненный цикл, для завершения которого может потребоваться много лет. Эти клещи способны голодать в течение длительного времени между приемами пищи с кровью. Ornithodoros parkeri, самки, нимфы O. tholozani, нимфы и нимфы O. moubata, нимфы могут жить от 10 до 11 лет между приемами пищи (Schwan, неопубликовано) и могут даже пережить своих позвоночных хозяев на много лет.

Клещи могут быть членистоногими с тремя, двумя или одним хозяином. У клещей с тремя хозяевами личинки питаются хозяином, отваливаются и превращаются в нимфу.Затем нимфа прикрепляется к другому хозяину, питается и отпадает, и, наконец, взрослая особь прикрепляется к третьему хозяину и кормит. В эту группу входят твердый клещ I. scapularis , переносчик болезни Лайма Borrelia . В случае клещей с двумя хозяевами некоторые личинки и нимфы питаются одним хозяином, а затем прикрепляются ко второму хозяину, чтобы достичь взрослой жизни. Клещи в Северной Америке не являются клещами с двумя хозяевами. Клещи с одним хозяином прикрепляются к хозяину как личинки, а затем питаются и созревают до взрослой стадии на том же хозяине. Rhipicephalus (Boophilus) microplus и его родственники, являющиеся клещами крупного рогатого скота, являются классическими клещами с одним хозяином. Олени, лоси и козы могут иметь большое количество клещей Dermacentor albipictus , которые также являются клещами с одним хозяином, и охотники в Северной Америке часто сталкиваются с этими клещами.

Насчитывается около 870 видов клещей. В этой группе некоторые клещи широко распространены и питаются разными типами хозяев, в то время как другие клещи очень специфичны для хозяев. Например, I. scapularis встречается на всей востоке США и питается от 50 до 70 различных хозяев, в то время как Argas monolakensis, аргасид, встречается только на островах в озере Моно, Калифорния, с высокой плотностью и кормами. только на калифорнийской чайке.Все иксодовые клещи питаются в течение длительных периодов времени, в то время как большинство аргасидов являются быстрыми кормушками, хотя личинки некоторых питаются в течение многих дней. Последнее относится к A. monolakensis , который может обескровливать чаек во время кормления.

В 1893 году было продемонстрировано, что членистоногие, питающиеся кровью, могут быть биологическими переносчиками патогенного организма (Smith and Kilborne, 1893). Клещи — эффективные переносчики, а иногда и эффективные резервуары. У некоторых видов взрослые самки могут передавать патогены своему потомству в результате трансовариальной передачи.Зараженные клещи также могут передавать организм от одной стадии развития к последующим стадиям своего жизненного цикла, что называется трансстадиальной передачей. Поскольку клещи питаются кровью на каждой стадии, живут долгое время и могут передавать патогены своему потомству или в следующем жизненном цикле, они способны поддерживать патогены в течение длительных периодов времени и прекрасно приспособлены к тому, чтобы служить резервуаром для патогенов и в качестве эффективные передатчики. Более того, все TBD в Северной Америке — это зоонозы, передаваемые от животных человеку.Однако клещ O. moubata может напрямую передавать от человека к человеку возбудитель B. duttonii, , вызывающий возвратный тиф в Восточной Африке. В Северной Америке клещей O. hermsi ведут ночной образ жизни и быстро питаются и обычно питаются людьми, спящими в зараженных клещами хижинах.

Возвратный тиф встречается в Африке, но он также встречается в западных Соединенных Штатах, где его диагноз и не регистрируются. Заболевание вызывает значительную смертность в некоторых регионах Африки, особенно среди беременных женщин.Возвратный возвратный тиф обычно не приводит к летальному исходу в Северной Америке, но риск смерти плода во время беременности увеличивается.

Пробелы в знаниях и возможности для исследований

Шван отметил, что исследования, необходимые в будущем, можно разделить на две ключевые области:

• Количество и подготовка медицинских акарологов и биологов-клещей сокращается, а ученые, которые занимаются исследованиями TBD, часто сосредотачиваются только на по вопросам, связанным с болезнью Лайма. Поддержка обучения клещевых биологов с широким кругом интересов и широким исследовательским портфелем имеет важное значение для обеспечения непрерывного прогресса по всему спектру TBD.

• Полевые исследования TBD особенно важны: анализа клещей в лаборатории с использованием таких технологий, как полимеразная цепная реакция (ПЦР), недостаточно.

ДИКАЯ ПРИРОДА И ДОМАШНИЕ ПРИБОРЫ: ИХ ВАЖНАЯ РОЛЬ В ПОДДЕРЖАНИИ И УСИЛЕНИИ ПАТОГЕНОВ И ИХ ИЗМЕНЯЮЩЕЙСЯ ДИНАМИКИ

Ховард Гинзберг, доктор философии, Геологическая служба США и Университет Род-Айленда могут оказывать влияние на хозяев 9

• Плотность клещей , которая влияет на вероятность заражения как людей, так и резервуарных хозяев для B. burgdorferi , таких как мелкие грызуны и птицы. подвергается воздействию бактерий.

• Факторы хозяина , включая разнообразие хозяев и их способность служить резервуарами для патогенов.

• Пространственные закономерности , в первую очередь, географическое распространение клещей I. scapularis , переносчиков B. burgdorferi . Это распределение может варьироваться в поле метр за метром из-за различных микропространственных факторов.

• Временные закономерности , в первую очередь продолжительность сезона, в течение которого активны клещи и их хозяева.

Плотность клещей влияет на вероятность заражения как человека, так и резервуарных хозяев патогена.Вероятность того, что хозяин подвергнется воздействию патогена, вызывающего клещевое заболевание, с учетом плотности клещей, может быть выражена как P _e = 1- (1-k _v ) ⁿ , тогда как P _e — это вероятность быть укушенным хотя бы одним инфицированным вектором, k _v — доля векторов, инфицированных патогеном, а n — количество укусов переносчиков (Ginsberg, 1993). Когда результаты наносятся на график для различных темпов заражения, это асимптотическая кривая, так что уровень инфицирования 25 процентов, который является обычным для нимфальных клещей в эндемичных районах, означает, что при 5-10 укусах клещей вероятность заражения близка к один.На Файер-Айленде, барьерном острове, который проходит параллельно южному берегу Лонг-Айленда, штат Нью-Йорк, большинство мышей кусают от 30 до 200 клещей за сезон. Если мышь укусила 100 клещей в среднем за сезон и успешное вмешательство уменьшит количество укусов до 20, все равно не будет влияния на то, будет ли мышь подвергаться воздействию патогена. Поэтому пытаться управлять болезнью Лайма, разрабатывая стратегии в естественной среде, сложно. Риск для человека, однако, ниже, потому что большинство людей укушены всего несколькими клещами в течение определенного года.Если количество укусов клещей уменьшается, то снижается вероятность контакта с возбудителем. Таким образом, управление окружающей средой для минимизации контактов человека с клещами — более простой подход, чем попытки управлять естественным циклом.

Плотность клещей зависит от ряда факторов. Например, количество основных хозяев в регионе, таких как олени, по-видимому, определяет среднее число, вокруг которого колеблется количество клещей. Однако из года в год происходят широкие колебания численности клещей.Популяции клещей в округе Вестчестер к северу от Нью-Йорка, на острове Пруденс в заливе Наррагансетт и на Файер-Айленде у Лонг-Айленда имеют аналогичные годовые колебания, что позволяет предположить, что все, что контролирует эти колебания, происходит в региональном масштабе (Ginsberg et al., 1998). Однако одна погода, очевидно, не объясняет заболеваемость болезнью Лайма, поскольку корреляция с погодными факторами дает разные результаты (McCabe and Bunnell, 2004; Ostfeld et al., 2006). Взаимосвязь между клещами и погодой сложна и требует изучения условий в листовой подстилке, где обитают клещи, а не просто измерения погоды со станции аэропорта.Кроме того, время, которое клещ проводит при температуре ниже определенного уровня, влияет как на его выживаемость, так и на активность (Rodgers et al., 2007).

То, как клещи взаимодействуют с хозяевами, может влиять на количество клещей, которые приобретают патоген от инфицированных животных-хозяев, включая долю инфицированных хозяев, резервуарную способность различных видов хозяев и распределение личинок и нимфальных клещей на эти хозяева. Хозяева, особенно млекопитающие и птицы, значительно различаются по своей компетенции в отношении резервуаров.Некоторые домашние животные, например собаки, являются подходящими резервуарами для болезни Лайма. Однако домашние животные, вероятно, не играют большой роли в цикле передачи болезни Лайма, потому что они проводят в лесу гораздо меньше времени, чем дикие животные. Есть исключения: например, на острове Монхеган, штат Мэн, Норвегия крысы являются инвазивными видами, которые являются компетентными резервуарами и дичают (Smith et al., 1993). Кроме того, компетентность хозяев может значительно различаться в лабораторных и полевых исследованиях ().В лаборатории исследователи изучают компетентность резервуаров, помещая инфицированных клещей на животных-хозяев или вводя животным инъекцию B. burgdorferi . Через неделю или две исследователи поместили неинфицированных личинок клещей на инфицированных животных и определили, какой процент личинок приобретает бактерии. В полевых же исследованиях, напротив, исследователи помещают неинфицированных личинок на диких животных и определяют, сколько из них заразилось. Результаты могут отличаться в зависимости от лаборатории и области по причинам, которые не совсем понятны.Например, когда малиновки были инфицированы в лаборатории, они оказались весьма компетентными резервуарами для B. burgdorferi , причем 82–92% личинок клещей приобрели возбудитель. Напротив, когда неинфицированные личинки клещей были помещены на малиновку с поля, только 16 процентов личинок заразились бактериями (Richter et al., 2000; Ginsberg et al., 2005).

ТАБЛИЦА 4-1

Компетенция отдельных видов позвоночных в резервуаре для Borrelia burgdorferi (с использованием Xenodiagnostic Ixodes Scapularis Larvae).

Уровень резервуара B. burgdorferi также может варьироваться в зависимости от географического района в зависимости от разнообразия доступных хозяев. Некоторые из этих видов-хозяев являются подходящими резервуарами, а другие — нет. На Файер-Айленде неинфицированные личинки I. scapularis питаются различными видами-хозяевами — некоторые из них являются хорошими резервуарами, а некоторые нет, — причем главными резервуарами являются мелкие грызуны. Однако сообщество хозяев не очень разнообразно, поэтому заражается большой процент нимф клещей.В более экологически разнообразном сообществе разнообразие хозяев для B. burgdorferi ослабляет влияние грызунов как хозяев (LoGiudice et al., 2003). Это, в свою очередь, влияет на вероятность заражения людей болезнью Лайма, хотя эффект носит комплексный характер. Например, разбавление работает на северо-востоке, потому что мелкие грызуны, основные хозяева для B. burgdorferi , являются очень хорошими резервуарами. На юге ящерицы, основные хозяева для Ixodes scapularis , не являются хорошими резервуарами, поэтому расширение разнообразия хозяев в этом регионе может фактически увеличить заболеваемость болезнью Лайма.

Разнообразие векторов также может влиять на вероятность заболеваний человека. В начале 1980-х на Файер-Айленде наиболее распространенными видами клещей были американский собачий клещ и черноногий клещ. В конце 80-х и 90-х годов прошлого века клещ-одиночка, A. americanum , стал более многочисленным, а патогены E. chaffeensis , E. ewingii и R. amblyommii стали представлять риск заболеваний человека. (Mixson et al., 2006).

Пространственные закономерности включают географическое распределение компетентных хозяев и переносчиков.Для I. scapularis характерно распространение на севере и большей части юга Соединенных Штатов, но случаи болезни Лайма, о которых сообщается в Центры по контролю и профилактике заболеваний (CDC), происходят преимущественно в северных штатах. Таким образом, плотность клещей сама по себе не определяет эти показатели. Одним из факторов, который может быть важным, является компетентность принимающей стороны. Как отмечалось выше, млекопитающие, обитающие на севере, являются весьма компетентными резервуарами для B. burgdorferi , тогда как на юге многочисленные ящерицы не являются хорошими резервуарами.Вторым пространственным фактором может быть генетическое распределение клещей. Например, одна генетическая линия клещей I. scapularis встречается как на севере, так и на юге Соединенных Штатов, но множество других линий встречается на юге, но не на севере (Beati, неопубликовано). Неизвестно, различаются ли генетические линии по предпочтениям хозяина и компетенции переносчиков.

На временные закономерности также могут повлиять географические тенденции. Например, на Северо-Востоке взрослые особи I. scapularis откладывают яйца, а неинфицированные личинки вылупляются в середине лета и питаются инфицированными хозяевами.Зараженные нимфы появляются следующей весной и питаются кровью, а осенью вырастают взрослыми особями. Это означает, что нимфы и личинки, присутствующие в каждом конкретном году, представляют разные популяции. Нимфы заражают хозяев бактериями B. burgdorferi , которые личинки приобретают, питаясь этими же хозяевами, несколько позже в течение сезона; цикл передачи очень эффективен. Если бы сезонные циклы личинок и нимф перекрывались еще больше, передача могла бы быть менее эффективной. Если нимфы появляются значительно раньше в течение сезона, а личинки — значительно позже, животные-хозяева могут потерять свою инфекционность в течение промежуточного периода.Поэтому понимание временной взаимосвязи между этими стадиями имеет решающее значение для понимания того, почему болезнь Лайма распространена в одних регионах, а в других — нет. Например, понимание того, как более продолжительный вегетационный период влияет на активный период различных стадий клеща, может помочь понять, как изменение климата может повлиять на болезни человека.

В ходе многолабораторного исследования географических закономерностей собираются стандартизованные образцы сообществ хозяев и распределения клещей на хозяевах в четырех регионах страны, чтобы определить, какие генетические группы присутствуют и коррелируют ли они с экологическими факторами.Проверка гипотез и экологическое моделирование могут помочь определить, почему болезнь Лайма приводит к тому, что в одних районах заражено много клещей, а в других — мало. Результаты могут пролить свет на то, как распространение болезни Лайма может измениться в будущем.

Как обсуждалось ранее в отчете, есть изменения динамики, которые повлияют на человеческие заболевания. Например, распространение клещей распространяется вверх по долине Гудзона в Нью-Йорке, на север Нью-Джерси, вниз на юго-восток и в Иллинойс, и моделирование предполагает, что клещи распространятся и дальше в Канаду.Расширение распространения клещей само по себе не обязательно означает увеличение числа заболеваний человека, но это важный фактор. Еще одним фактором может быть расширение распределения хостов. Например, если ящерицы распространятся на север, заболеваемость болезнью Лайма может снизиться. Точно так же интродуцированные виды могут влиять на передачу болезней, если они являются компетентными хозяевами. Наконец, изменение сезона активности клещей в результате более продолжительного вегетационного периода может повлиять на динамику передачи.

Пробелы в знаниях и возможности для исследований

Гинзберг отметил следующие ключевые области будущей работы:

• Влияние физических факторов на распространение и численность клещей.

• Влияние изменения климата на распространение клещевых патогенов среди позвоночных-хозяев.

• Факторы, влияющие на инфекционность этих хозяев в полевых условиях по сравнению с лабораторными.

• Влияние продолжительности активного сезона на фенологию клещей или события жизненного цикла.

• Географические закономерности в генетической структуре популяций клещей.

• Эффективное нацеливание и интеграция методов борьбы с воздействием клещей на человека.Например, планировщики землепользования и ландшафтные архитекторы могут спроектировать сообщества и застройки, чтобы уменьшить воздействие клещей на человека, даже если они относительно многочисленны. Такой подход потребует относительно скромных вложений.

ОБСУЖДЕНИЕ

Кинг задал вопрос комиссии о том, какую роль феромоны могут играть в клещевых заболеваниях. Мундерлох отметил, что разные виды клещей производят разные типы феромонов для агрегации и стимуляции спаривания.Кроме того, состав слюны у I. scapularis и D. variabilis сильно различается. Гормоны агрегации играют основную роль у некоторых клещей, таких как D. variabilis , но играют меньшую роль у I. scapularis . Было бы сложно из-за расхождения отметок делать обобщения. Гинзберг отметил, что в настоящее время ведутся активные исследования по использованию феромонов для улучшения методов борьбы с клещами за счет привлечения клещей к пестицидам, но в продаже ничего нет.

Шутце спросил, могут ли морозы, продолжающиеся более 3 дней, повлиять на количество клещей и, следовательно, на количество клещевых болезней в этом сезоне. Гинзберг отметил, что лабораторные исследования показывают, что температура должна быть значительно ниже точки замерзания, прежде чем это подействует. Однако в полевых условиях это может быть не так, поскольку клещи приспособились находить места в почве и под поверхностью, обеспечивающие определенную защиту. Мундерло далее отметил, что глубокий снежный покров является защитным, потому что прямо под снежным покровом в некоторых областях температура едва ниже нуля.

Похоже, что новые инфекционные заболевания со временем имеют траекторию, в которой частота случаев увеличивается, а затем выходит на плато. Основываясь на этом наблюдении, один участник спросил через динамику патогена, клеща или хозяина, какой предел будет для болезни Лайма на северо-востоке. Гинзберг отметил, что делать какие-либо прогнозы будет сложно, потому что болезнь Лайма все еще распространяется в новые области, и возросшая отчетность отражает этот факт. Участник также спросил, существует ли какой-либо долгосрочный ряд показателей инфицирования хозяев и клещей в нескольких местах.Гинзберг отметил, что показатели заражения значительно различаются. На Файер-Айленде уровень заражения может колебаться от 4,5% до более 30% из года в год. Хотя это предварительные наблюдения, он отметил, что колебания могут быть связаны с популяциями хозяев коллектора.

Уокер спросил, влияет ли распространенность возбудителя у клещей на вирулентность патогена. Например, это может быть случай с D. variabilis , несущими R.rickettsii и A. cajennense в Южной Америке, которые являются переносчиками R. rickettsii в районах, где эти заболевания распространены, но число клещей относительно невелико. Шван отметил, что этот вопрос недостаточно изучен. Возвратные спирохеты могут быть губительны для клещей, если клещи проглатывают значительное количество спирохет, но это неофициальная информация. Более высокая температура окружающей среды увеличила смертность клещей D. andersoni и при заражении R.rickettsii (Niebylski, Peacock, 1999).

Другой участник спросил, адаптируется ли хозяин со временем, чтобы стать некомпетентным резервуаром, когда адаптируется его иммунный ответ. Например, в недавно эндемичной зоне тот же вид может быть хорошим резервуаром, потому что у него не развился иммунный ответ такого типа. Гинзберг отметил, что это может происходить в природе, а также могут быть различия в течение жизненного цикла хозяев, так что молодые особи обладают иной способностью к резервуару, чем взрослые.Участник также задал вопрос, является ли одна из причин отсутствия совпадения распределения зарегистрированных случаев болезни Лайма и распространения черноногого клеща результатом занижения данных. Гинзберг отметил, что это могло быть одним из объяснений, но использование методов маркировки для сбора клещей дало результаты, сопоставимые с результатами CDC в отношении случаев заболевания людей.

СРАВНИТЕЛЬНАЯ МЕДИЦИНСКАЯ ЗНАЧИМОСТЬ ЕДИНОГО ЗДОРОВЬЯ ПОДХОДА К ВОЗНИКАЮЩИМ ЗАБОЛЕВАНИЯМ КЛЕЩИ

Эдвард Б.Брейчвердт, DVM, Колледж ветеринарной медицины, Университет штата Северная Каролина

Подход «Единое здоровье» признает необходимость совместной работы ветеринаров, специалистов по здоровью человека и ученых-экологов, учитывая динамическое взаимодействие между людьми, животными и окружающей средой. . Этот подход становится все более важным в отношении зоонозных болезней, таких как TBD, для которых животные являются резервуарами. Многочисленные обмены знаниями, например использование животных в качестве дозорных для болезней человека, показывают важность концепции «Единое здоровье» для понимания ТБД.Использование этого подхода, вероятно, приведет к прогрессу в области здравоохранения в 21 веке «за счет ускорения открытий биомедицинских исследований, повышения эффективности общественного здравоохранения, быстрого расширения базы научных знаний и улучшения медицинского образования и клинической помощи» (http: // www. onehealthinitiative.com/mission.php).

Животные, особенно собаки, из-за их непосредственной близости к людям и того факта, что они часто проявляются схожими признаками клещевой болезни, часто являются стражами TBD у людей (Elchos and Goddard, 2003).Например, симптомы у собак, инфицированных естественным путем или в лаборатории R. rickettsii , почти идентичны симптомам людей с пятнистой лихорадкой Скалистых гор. В контексте одного лекарства и ветеринария, и медицина для человека могут дать ключевое представление о TBD. В исследовании 2003 года собака из фермерской семьи умерла, несмотря на лечение антибиотиками, после позднего диагноза эрлихиоза. Две недели спустя у 46-летнего владельца фермы поднялась температура, заболела голова, рвота и боли в спине.Поскольку распознать клещевое заболевание у людей сложно, ее семейный врач диагностировал растяжение мышц и острый цистит. Женщина получила два препарата, в том числе сульфаниламиды, которые противопоказаны для лечения риккетсиозов. Через 3 дня она умерла от васкулита. Центр контроля заболеваний установил, что у нее была пятнистая лихорадка Скалистых гор. Через неделю у второй собаки в семье развилось лихорадочное заболевание, и ей быстро назначили доксициклин. Диагноз пятнистой лихорадки Скалистых гор был поставлен на основании сероконверсии до R.rickettsia , что подтверждено CDC (Elchos and Goddard, 2003).

Во втором тематическом исследовании вспышка пятнистой лихорадки Скалистых гор в Бронксе, штат Нью-Йорк, в 1987 году, скорее всего, произошла после того, как самка клеща была унесена собакой, которая отправилась в эндемичный район (Salgo et al. , 1988). Клещ, несущий R. rickettsii , предположительно передал возбудитель трансовариально следующему поколению детских клещей, что привело к вспышке заболевания человека. Сегодня, благодаря усовершенствованным акарицидным продуктам, которые являются более безопасными и эффективными, и усилиями ветеринаров по обучению клещевым болезням, вероятность возникновения городской вспышки намного меньше.

Достижения в области эпиднадзора и диагностики в ветеринарии продолжают использоваться для лечения клещевых болезней человека, и наоборот. Ветеринары обычно используют экспресс-тест на месте, чтобы определить, подвергались ли собаки воздействию Ehrlichia sp. , Borrelia burgdorferi (болезнь Лайма) , или A. phagocytophilum; результатов этого тестирования помогли пролить свет на то, где могут возникать заболевания человека, вызываемые этими патогенами. Наблюдение за E.canis , E. chaffeensis и Антитела E. ewingii у собак помогли выявить высокую распространенность коричневых собачьих клещей, инфицированных и передающих передачу E. canis в Аризоне (). Наблюдение обнаружило кластер Ehrlichia у собак в Миннесоте и Висконсине, что имело смысл после того, как CDC недавно обнаружил Ehrlichia muris -подобную инфекцию у людей с ослабленным иммунитетом в этом регионе. Более того, высокочувствительные молекулярные тесты на клещевые организмы помогли определить важность коинфекции и прояснили патогенез и патофизиологию TBD.ПЦР-анализ образцов периферической крови был полезен для диагностики Ehrlichia у собак и людей. Недавнее сообщение о E. chaffeensis у лемуров было подтверждено методом ПЦР (Williams et al., 2002).

РИСУНОК 4-1

Национальные данные о распространенности антител к Ehrlichia у собак. ИСТОЧНИК: Перепечатано из Veterinary Parasitology, 139, Bowman et al., Успешные или текущие программы ликвидации паразитов, 138–148, Copyright 2009, с разрешения Elsevier.(подробнее …)

Подобные выводы из естественных инфекций у животных улучшили понимание болезней человека, вызываемых другими возбудителями, передающимися клещами. Например, A. phagocytophilum может вызывать заболевания у кошек, собак, лошадей и людей в одном и том же географическом районе, причем тромбоцитопения (низкое количество тромбоцитов) является наиболее устойчивым отклонением, выявленным лабораторными тестами у разных видов. Коинфекция B. burgdorferi является обычным явлением, поскольку один и тот же клещ является переносчиком обоих организмов.Имеются некоторые экспериментальные доказательства хронической инфекции A. phagocytophilum у собак (Scorpio et al., 2010), и это открытие предполагает необходимость изучения болезней человека, вызванных этим патогеном. Примечательно, что открытие человеческого анаплазмоза произошло спустя десятилетия после того, как ветеринары Калифорнийского университета определили возбудителя, который затем был описан как Ehrlichia. equi в середине 1960-х годов. Экспериментально E. equi был передан кошкам, собакам и нечеловеческим приматам, чтобы проверить, насколько патогенен этот организм в разных линиях видов.На основании этих результатов вид Ehrlichia впоследствии был связан с гранулоцитарным эрлихиозом человека (Bakken et al., 1994). Этот человеческий патоген был секвенирован, и было установлено, что он филогенетически тесно связан с E. equi , о котором сообщалось несколько десятилетий назад (Chen et al., 1994). Последующие филогенетические исследования привели к реклассификации E. equi в род Anaplasma , таксономической унификации этого агента с возбудителем болезней человека и видообразованию A.phagocytophilum (Dumler et al., 2001).

Подчеркнув необходимость подхода «Единое здоровье», вскоре после открытия гранулоцитарного анаплазмоза человека исследователи с помощью секвенирования ДНК обнаружили, что собаки и лошади с нейтрофильной морулой в Швеции были инфицированы генетически идентичным сегментом из примерно 1400 пар оснований 16S. Ген рРНК патогена Ehrlichia , описанный Ченом (Johansson et al., 1995). Эти результаты подчеркивают необходимость подхода «Единое здоровье».В результате обмена информацией между дисциплинами, видами и континентами гранулоцитарный анаплазмоз впоследствии был подтвержден у кошек и собак на северо-востоке США, а анаплазмоз человека был зарегистрирован в Швеции, Германии, Австрии и многих других странах Европы и Азии.

Другая возможность, которую ветеринарные исследования могут использовать для понимания болезней человека, — это использование собак как естественной модели болезни. Например, в недавнем исследовании цельная кровь и сыворотка были собраны у 731 собаки из одной ветеринарной больницы в Бакстере, штат Миннесота.Клиническое заболевание и положительный результат ПЦР-теста на A. phagocytophilum были более вероятны у собак, ранее инфицированных B. burgdorferi. Серотипность A. phagocytophilum и B. burgdorferi у собак в этом регионе была очень высокой (55 процентов, или 405 из 731 протестированной собаки) (Beall et al., 2008). Что касается обоих этих патогенов, то вероятность того, что собака будет здоровой после контакта с этими организмами и инфицирования ими, будет столь же велика, чем проявление болезни.Однако, если у этих собак были антитела как к A. phagocytophilum , так и к B. burgdorferi , то статистически животные были клинически больными. Более того, диагностическая документация ДНК A. phagocytophilum в крови была связана с заболеванием. Существует высокая корреляция между воздействием клещей, переносящих A. phagocytophilum и B. burgdorferi , и вероятностью заражения человека клещами в той же среде.Поскольку ветеринары регулярно проводят скрининг на антитела к этим организмам, они могут информировать клиента о риске TBD у их домашних животных и членов семьи.

Bartonella является альфа-протеобактериями и филогенетически связана с другими клещевыми патогенами из родов Anaplasma, Ehrlichia, и Rickettsia. Это может быть самый важный род бактерий, заражающих как людей, так и животных, который ученые могут изучить в следующем десятилетии. Эти организмы могут быть интраэритроцитами как у людей, так и у грызунов и кошек.К сожалению, в отличие от клещевых организмов, которые обладают тропизмом только к нейтрофилам ( A. phagocytophilum или Ehrlichia ewingii ) или макрофагам ( E. canis или E. chaffeensis , или в первую очередь Bartonella ), бактерии кажутся для проникновения в эритроциты, эндотелиальные клетки и клетки микроглии, а также в клетки-предшественники CD34 в костном мозге. В настоящее время только косвенные доказательства подтверждают передачу клещами Bartonella. Точно так же Bartonella подчеркивает необходимость исследования One Health, поскольку вши, блохи, москиты и, возможно, клещи могут передавать патогены этого рода бактерий (Angelakis et al., 2010; Дитрих и др., 2010). Кроме того, люди могут заразиться через укусы животных, царапины, прививку иглой и, возможно, внутриутробную передачу (Breitschwerdt et al., 2010; Oliveira et al., 2010). Серые белки, суслики и сурки также могут служить резервуарами для Bartonella — скорее всего, различных видов бактерий. Между тем спектр хронических заболеваний человека, связанных с этим видом, расширяется (Breitschwerdt et al., 2008, 2010a; Sykes et al., 2010).

Собаки и люди с бартонеллезом имеют сходные клинические проявления, включая эндокардит с отрицательным посевом (эндокардит без этиологии), пелиоз гепатита, бациллярный ангиоматоз, миокардит, артрит, энцефалит, иммуноопосредованную тромбоцитопению и иммуно-опосредованную гемолитическую анемию ., 2009; Breitschwerdt et al., 2010a). Гепатический пелиоз и бациллярный ангиоматоз встречаются у ВИЧ-инфицированных и собак, иммуносупрессивных из-за химиотерапии рака или иммунодепрессивной лекарственной терапии (Yager et al., 2010). Кроме того, 32 процента людей, имевших обширный контакт с членистоногими и животными, инфицированы овцами Bartonella , белкой Bartonella , собакой Bartonella или кошкой Bartonella. Лица, не участвующие в таком контакте, не обнаруживают инфекции, о которой сообщалось с помощью ПЦР-анализа (Maggii et al., 2010).

Вместе Брайтшвердт отметил, что эти результаты для TBD подчеркивают, что сотрудничество между практикующими ветеринарными специалистами и специалистами в области медицины, наряду с частично совпадающими системами надзора, будет очень полезно как для людей, так и для животных.Кроме того, крайне необходимо понять роль трансмиссивных организмов как причины хронических заболеваний животных и людей. Наконец, просвещение населения играет важную роль в предотвращении заболеваний и смерти от острых инфекционных заболеваний TBD, таких как анаплазмоз, эрлихиоз и пятнистая лихорадка Скалистых гор.

ВАРИАНТ

Джеймс Х. Оливер младший, доктор философии, Институт артроподологии и паразитологии Южного университета Джорджии

Сегодня, B.Комплекс burgdorferi sensu lato включает 18 названных и 1 еще не названный вид спирохет. Некоторые из этих подвидов являются известными патогенами человека. В Европе B. afzelii и B. garinii являются одними из наиболее важных геновидов, вызывающих болезни человека. В США B. burgdorferi sensu stricto считались единственным возбудителем боррелиоза Лайма до недавнего времени, когда у людей были обнаружены B. bissettii -подобных спирохет. Большая часть того, что известно о B.burgdorferi был зарегистрирован в штатах северо-восток и средний запад. Для юго-востока Соединенных Штатов проведено меньше исследований. Чтобы начать исследование различий на юго-востоке США, был предложен ряд рабочих гипотез боррелиоза:

• Существует большее генетическое разнообразие среди B. burgdorferi s.l. на юго-востоке США.

• Инфекционность и патогенность южных штаммов Borrelia различаются сильнее, чем у северо-восточных штаммов.

• Несколько «популяций» переносчика I. scapularis распространены в восточной и центральной частях США. Поведение клещей, жизненные циклы и заболеваемость боррелиями варьируются среди популяций и определяются климатом, местной растительностью, подходящими резервуарами или хозяевами, а также генетическим профилем штаммов Borrelia .

• В основном не кусающие человека I. minor и I. affinis часто инфицированы B.burgdorferi s.l. и служат энзоотическими векторами Borrelia .

• Взрослые I. scapularis кусают людей на юго-востоке США, но нимфы редко.

• Среди позвоночных-хозяев клещей на юго-востоке США существует более широкое разнообразие, особенно рептилии, что, вероятно, снижает частоту встречаемости B. burgdorferi в I. scapularis.

• Птицы — основное средство передвижения клещей на большие расстояния и Borrelia .

• Недавние данные свидетельствуют о том, что одной из ключевых детерминант ассоциации спирохет и хозяина является система комплемента хозяина.

18 признанных геновидов комплекса B. burgdorferi sensu lato перечислены в. Некоторые обсуждают, встречается ли B. burgdorferi в южных штатах. Доказательства у птиц и животных нескольких подвидов обнаружили Borrelia в этой области, включая Джорджию, Флориду, Южную Каролину и Миссури.Эти подвиды включают B. americana, B. carolinensis и B. bissettii . Кроме того, изолированные гены из европейских генотипов Borrelia были обнаружены в образцах от птиц и животных (Оливер, неопубликовано). При анализе 112 субкультур из более чем 300 изолятов в этих четырех штатах было обнаружено 52 штамма B. burgdorferi . Из этих 52 штаммов 15 идентичны штамму типа B31, обнаруженному на северо-востоке, а 37 идентичны другим штаммам B.burgdorferi sensu stricto, в том числе из Калифорнии и Европы (Oliver, неопубликовано). Эти данные были основаны на двух геномных локусах, межгенном спейсере 5S – 23S и рДНК 16S.

ТАБЛИЦА 4-2

Семнадцать признанных геновидов Borrelia burgdorferi Sensu Lato Complex.

Анализ шести геномных локусов из штаммов B. burgdorferi у нимфальных I. minor клещей, обнаруженных на одном крапивнике Carolina в Южной Каролине, подчеркивает большое разнообразие этих штаммов.У нимфальных клещей на каролинском крапивнике были описаны две разные генетические группы B. americana . Путем объединения данных по многочисленным личинкам I. minor у одной и той же птицы были выделены два других новых подвида Borrelia (Оливер, неопубликовано). Тот факт, что птицы являются эффективными переносчиками штаммов Borrelia на большие географические расстояния, обещает сделать эти штаммы более широко распространенными. Ареал одних только крапивников Каролины охватывает почти половину Соединенных Штатов ().

РИСУНОК 4-2

Птицы являются эффективными переносчиками штаммов Borrelia на большие географические расстояния. Например, только ареал крапивника Каролины охватывает почти половину Соединенных Штатов. ИСТОЧНИК: Изображение любезно предоставлено Кеном Томасом, www.kenthomas.us.

Среди клещей, которые служат переносчиками B. burgdorferi , и среди их животных-хозяев наблюдается значительное генетическое разнообразие. Например, мы выделили 53 штамма Borrelia в I.scapularis , 43 в I. dentatus , 27 штаммов в I. affinis и 27 штаммов в I. minor. Кроме того, штаммы Borrelia были культивированы от трех первичных грызунов, которые служат резервуарами Borrelia на юге: Peromyscus gossypinus , хлопковая мышь, имела 70 штаммов; Sigmodon hispidus , хлопковая крыса имела 26 линий; и Neotoma floridana , восточная древесная крыса, имела 35 линий (Oliver, неопубликовано).

Существует также значительное генетическое разнообразие среди подвидов Borrelia , заражающих этих птиц и животных-хозяев.Например, изучая изолятов Borrelia от пяти животных в Южной Каролине и Джорджии, включая хлопковую крысу, двух хлопковых мышей, древесную крысу и пушистый дятел, исследователи обнаружили как американские, так и европейские штаммы, в том числе sensu stricto, B. carolinensis, и B. garinii . При исследовании изолятов Borrelia у 16 ​​птиц с острова Святой Екатерины, небольшого острова к югу от Саванны, некоторые птицы несли только один геновид, а другие — три (Оливер, неопубликовано).

Все эти данные противоречат недавней догме о том, что Borrelia не встречается на юге США. Фактически, штамма Borrelia распространяются по всему региону. Остается вопрос, вызывают ли эти штаммы болезни человека.

Таким образом, Оливер отметил, что более 300 B. burgdorferi sensu lato были изолированы в Джорджии, Флориде, Южной Каролине и Миссури. Наибольшее количество изолятов — B. burgdorferi , за которыми следуют B.bissettii из Джорджии, Южной Каролины и Флориды, а затем B. andersonii из Миссури, с B. carolinensis и B. americana , недавно описанными из Джорджии и Южной Каролины. Большинство изолятов имеют один геновид, но 25 культур содержат более одного геновида. Изоляты из трех участков в Джорджии и двух в Южной Каролине содержат гены как минимум двух европейских геновидов: B. garinii, и B. afzelii. I. scapularis, I.affinis, и I. minor являются наиболее распространенными переносчиками B. burgdorferi sensu lato в Джорджии, Флориде и Южной Каролине.

Основываясь на этих выводах и других исследованиях, Оливер сформулировал ряд гипотез для будущих исследований:

• Инфекционность и патогенность штаммов Borrelia больше в южных штатах, чем в северо-восточных штатах.

• Поведение и жизненный цикл клещей, а также заболеваемость боррелиями различаются среди популяций клещей в зависимости от климата, сезонности, местной растительности, подходящих резервуарных хозяев и генетического профиля штаммов Borrelia .

• I. minor и I. affinis часто инфицированы B. burgdorferi . Хотя эти клещи редко кусают людей, они служат энзоотическими переносчиками Borrelia . То есть они поддерживают популяций Borrelia в окружающей среде. I. dentatus, , также являющийся распространенным переносчиком B. andersonii , кусает людей нечасто.

• В отличие от северо-востока, нимфы I. scapularis редко кусают людей на юге США.Однако, вопреки поверью, взрослые особи I. scapularis действительно кусают людей на юге.

• Юго-восток Соединенных Штатов имеет более широкое разнообразие позвоночных-хозяев, особенно рептилий, чем северо-восток Соединенных Штатов, что может снизить риск воздействия на человека.

• Разнообразие Borrelia , ассоциированных с грызунами, намного ниже, чем у птиц.

• Генетически различные штаммы Borrelia часто встречаются в пределах одного и того же индивидуального клеща или позвоночного-хозяина.Другие исследователи показали, что Borrelia имеет систему рекомбинации, необходимую для горизонтального генетического обмена.

ОБСУЖДЕНИЕ

Один участник усомнился в точности карт распределения клещей, поскольку во многих округах нет энтомолога. Оливер отметил, что карты распределения неполны, потому что сбор образцов является добровольным и зависит от добровольцев, которые отправляют образцы. Другой участник спросил, что делать человеку, учитывая, что информация о распределении клещей неполна.Оливер отметил, что необходимо провести идентификацию клещей. Он сказал, что большинство клещей не передают Borrelia , и даже если это вид, уровень заражения низкий. Другой участник отметил, что клещи-одиночки A. americanum не являются переносчиками B. burgdorferi , но могут переносить B. lonestari , которые могут вызывать южную клещевую сыпь (STARI). Оливер отметил, что STARI — недостаточно изученная область в области борьбы с клещевыми заболеваниями. Он обнаружил спирохеты при освещении темного поля, но не смог их культивировать.

Другой участник отметил, что в Колумбии, штат Мэриленд, один из самых высоких показателей заболеваемости болезнью Лайма в штате. Он спросил участников группы, что сообщества могут сделать, чтобы вмешаться в жизненный цикл клещей, например, установить станции кормления оленей. Гинзберг отметил, что в высокоэндемичных районах, как правило, существует потребность в комплексном подходе, адаптированном к конкретным экологическим условиям в этом районе. Станции кормления с балдахином были изучены в широком диапазоне сред и обладают средней эффективностью в борьбе с нимфальными клещами; однако они не будут выполнять полную профилактическую работу.Необходимо интегрировать различные методы управления, включая образование и экологический контроль.

ЗАКЛЮЧИТЕЛЬНЫЕ МЫСЛИ О ВОЗНИКАЮЩИХ ИНФЕКЦИЯХ, БИОЛОГИИ ТИКА И ВЗАИМОДЕЙСТВИИ ХОЗЯИН-ВЕКТОР

Лонни Кинг, DVM, MS, MA, Колледж ветеринарной медицины, Университет штата Огайо

Потому что многие TBD являются экспертами по зоонозам, животным и людям срочно необходимо сотрудничать и разработать интегрированную систему наблюдения, которая включает домашних животных, диких животных, клещей и людей.Более широкий и эффективный надзор мог бы позволить животным служить в качестве дозорных и суррогатов для человеческого риска и подверженности TBD. В самом деле, без надежных систем диагностики и эпиднадзора, информация о TBD, вероятно, останется заниженной, а истинная частота и бремя этих инфекций будут недооценены.

Фактически, наблюдения, проведенные во Флориде, Джорджии, Миссури и Южной Каролине, показывают, что текущая карта распространения B. burgdorferi может быть неполной.Исследования распространения, хозяина и разнообразия изолятов B. burgdorferi на юго-востоке также предполагают, что риск для человека в этом регионе может быть недооценен, а эпидемиология определенно плохо изучена. Влияние региональных различий в популяциях клещей, хозяевах, средах обитания и патогенных микроорганизмах на болезни человека и генетически различных субпопуляций этих патогенов заслуживает дальнейшего изучения.

Хотя ученые знают, что клещи заражаются множеством микробов и патогенов, необходимы дальнейшие исследования, чтобы понять роль и деятельность этих микробов и их взаимосвязь.Возможный генетический обмен внутри этого микробного сообщества также требует дальнейшего изучения, учитывая, что он может привести к новым заболеваниям.

Наконец, необходимы комплексные междисциплинарные подходы к изучению TBD и улучшению профилактики и лечения.

Возникающие инфекции, биология клещей и взаимодействия хозяев и переносчиков — критические потребности и пробелы в понимании профилактики, улучшения и лечения болезни Лайма и других клещевых болезней

Сегодня клещи обитают почти на всех континентах, а количество видов во всем мире превышает 850.Клещи оказались устойчивыми и устойчивыми в окружающей среде, и летописи окаменелостей предполагают, что они возникли 65–146 миллионов лет назад (см. Олсен и Патц; Паддок и Телфорд, Приложение A).

Признанное число серьезных болезней, передаваемых клещами, росло за последние 30 лет (см. Paddock and Telford, Приложение A). Возникновение и рост числа основных болезней, передаваемых клещами (TBD), объясняется специфической деятельностью человека и его поведением, нарушающим экосистемы (см. Paddock and Telford, Приложение A).Увеличение численности населения и демографические сдвиги привели к драматическим изменениям в распределении и составе естественной среды обитания, поскольку люди модифицируют землю, чтобы создать жилые пространства для сельского хозяйства или отдыха (см. Мундерло и Курти, Приложение A). Эти изменения означают, что люди и животные взаимодействуют во многих других областях, создавая новые возможности для передачи зоонозных заболеваний, включая TBD. Например, фрагментация среды обитания может изменить перемещение хозяев, несущих TBD, динамику передачи болезней и биоразнообразие (см. Приложение A).Глобальные изменения окружающей среды и другие абиотические и биотические факторы также помогают формировать экологию TBD и их появление и возрождение.

К счастью, новые молекулярные инструменты и аналитические методы, такие как секвенирование и анализ генов, позволили ученым получить представление о биологии клещей и привели к лучшему пониманию TBD. Новые технологии также выявили разнообразное микробное сообщество, связанное с клещами, которое включает вирусы, бактерии, простейшие и грибы.Эти микробы могут действовать как симбионты (тесно взаимодействуя, часто на благо клещей), патогены и временные комменсалы (колонизирующие клещей без заметных пагубных последствий) или как патогены (см. Clay and Fuqua, Приложение A).

В этой главе пять ученых изучили естественную историю клещей, их диких животных и домашних хозяев; обрисовал в общих чертах вклад экспертов в области ветеринарии в понимание TBD человека; исследовали генетическое разнообразие среди патогенов, переносчиков и хозяев; и показал, как ученые исследуют микробное сообщество клещей, чтобы лучше понять риск заражения клещами для человека.

ВОЗНИКАЮЩИЕ И ВОЗВРАЩАЮЩИЕСЯ КЛЕТОЧНЫЕ ИНФЕКЦИИ: ГЕНЕТИЧЕСКАЯ МАНИПУЛЯЦИЯ ВНУТРИКЛЕТОЧНЫХ ПАТОГЕНОВ КЛЕЩИ

Ulrike G. Munderloh, D.V.M., Ph.D.

Департамент энтомологии, Университет Миннесоты

Клещи являются эффективными переносчиками множества патогенов из-за их потенциального взаимодействия с несколькими различными позвоночными-хозяевами в течение их жизненного цикла. В результате у них появляется возможность приобрести большое количество различных типов организмов, присутствующих в крови этих хозяев.Микробное сообщество клещей включает вирусы, бактерии, простейшие и грибы и служат симбионтами, комменсалами и патогенами. Фактически, организмов, составляющих микробиом клещей, значительно превышает число известных патогенов человека. Это микробное сообщество может влиять на приобретение, передачу и вирулентность патогенов человека. Кроме того, поскольку клещ питается в течение продолжительных периодов времени, он взаимодействует со своим позвоночным хозяином и обладает способностью подавлять иммунную систему хозяина, подавляя иммунный ответ и связывая антитела, которые хозяин мог выработать в попытке избавиться от кровососущий паразит.Эти атрибуты гарантируют, что патоген может быть приобретен или передан в место укуса, которое подавлено и иммунологически неактивно.

Anaplasma phagocytophilum имеет общий вектор, черноногий клещ, со спирохетами болезни Лайма, вектором, который расширяет свой диапазон, что помогает объяснить рост заболеваемости гранулоцитарным анаплазмозом человека. Белые кровяные тельца, в частности нейтрофилы, инфицированы у резервуарных млекопитающих-хозяев в периферической крови, а также в легких, сердце, селезенке и кишечнике.Животные также служат моделями для объяснения множественных признаков заболеваний, которые могут проявляться у инфицированных людей. Необходимо понять, как эти патогены могут выживать и процветать в широком диапазоне млекопитающих-хозяев и в ряде органов внутри хозяина, а также в клещах-переносчиках. Это можно сделать с помощью новых методов анализа того, как микробы используют свои геномы во время пассажа у млекопитающих и клещей. Живое изображение может дополнительно выявить в режиме реального времени, как ассоциированные с членистоногими патогены и симбионты взаимодействуют со своими хозяевами, и указать пути нарушения этих взаимодействий посредством генетических манипуляций и мутагенеза.Молекулярный анализ показывает удивительное разнообразие и возможный генетический обмен, происходящий внутри этого микробного сообщества, что подчеркивает его способность быстро адаптироваться к новой среде.

Одна из гипотез состоит в том, что дифференциальная экспрессия микробных генов может играть роль в приспособляемости патогена к заметно различающимся средам в млекопитающем-хозяине и клещевом векторе. Экспрессия генов изучалась в клеточных линиях, которые были сосредоточены на жизненном цикле A. phagocytophilum и представляли клеща, человеческий эндотелий и человеческий гранулоцит.Экспрессия генов варьировала в зависимости от линии клеток-хозяев. Например, белок 1A внешней мембраны довольно хорошо экспрессируется в линиях клеток млекопитающих, но не в линии клеток клеща. Белок оттока через внешнюю мембрану и основной поверхностный белок 4, по-видимому, экспрессируются в клетках клещей, но не в клетках млекопитающих. Белок теплового шока в первую очередь экспрессируется в клетках млекопитающих, но в меньшей степени в клетках клеща, что, возможно, отражает более низкую температуру инкубации у клеща. Однако «домашний» ген, необходимый организму, по-видимому, одинаково экспрессируется во всех клеточных линиях, независимо от их происхождения.

Мутационный анализ — еще один метод исследования биологии патогенов и симбионтов. Примерно 40 процентов генома A. phagocytophilum не имеет известной функции, и нокаут генов может выявить функцию этих генов. Дальнейшие исследования могут быть выполнены путем сверхэкспрессии генов для получения достаточного количества образцов для биохимической и иммунологической характеристики, а также путем изучения промоторов и регуляции гена in vivo . Генетический анализ показывает, что человеческие патогены тесно связаны с симбионтами клещей, но симбионты не заражают людей или животных.

Мы обнаружили, что конструкция с одной плазмидой, кодирующая транспозазу Himar 1 и транспозон, может быть использована для мутагенизации A. phagocytophilum при введении в бактерии электропорацией. Транспозон случайным образом вставляется в геном бактерий-реципиентов по механизму «вырезать и вставить». Этот подход дает мутанты, которые затем проверяются на их способность к репликации в клетках клещей, в линии эндотелиальных клеток или в клетках HL-60 (линия промелоцитарных клеток человека, которая может быть дифференцирована в гранулоциты).В экспериментах с использованием двух отдельных мутантов A. phagocytophilum с идентифицированными сайтами встраивания генома мы охарактеризовали влияние разрушения гена на фенотип патогена. Один мутант, у которого есть вставка в ген о-метилтрансферазы, не заражает клетки клеща и даже не связывается с ними, но он хорошо растет в клетках HL-60. Второй мутант имеет вставку в большой ген, экспрессируемый только в клетках млекопитающих. Этот организм способен расти в клетках клещей, но больше не заражает клетки HL-60, хотя может инфицировать лабораторных хомяков.

Риккетсии группы пятнистой лихорадки вызывают повторное появление TBD. Заболеваемость пятнистой лихорадкой Скалистых гор, вызванной Rickettsia rickettsii , значительно увеличилась с 2000 года и географически сместилась из штатов Скалистых гор в Южно-Центральную и юго-восточную части США. Возбудители пятнистой лихорадки встречаются у широкого круга клещей, включая Dermacentor andersoni и D. variabilis (лесной клещ Скалистых гор и клещ американской собаки, соответственно), Rhipicephalus sanguineus (коричневый собачий клещ), и Amblyomma maculatum (клещ на побережье Мексиканского залива), тогда как Ixodes scapularis несет риккетсиозный симбионт, который не вызывает инфекции у животных и людей.Мы успешно создали семейство конструкций Himar 1, которые несут селектируемые и флуоресцентные маркеры для исследования этой группы патогенов. Это продемонстрировало, что риккетсии , , которые, как считалось, проникают только в среднюю кишку клеща, а затем каким-то образом перемещаются в другие органы через гемолимфу, на самом деле перемещаются из средней кишки через трахеальные воздушные трубки по всему телу клеща (Baldridge et al., 2007) .

Недавно было обнаружено, что Rickettsia felis , который передается блохами, несет плазмиды (Ogata et al., 2005). С момента этого первоначального открытия плазмиды были обнаружены у большинства риккетсий, включая R. monacensis, R. peacockii, R. massiliae, R. amblyommii, R. hoogstraalii, и R. helvetica . Плазмиды до сих пор не обнаружены у высокопатогенных видов, таких как R. rickettsii и Rickettsia prowazekii , и причины этого истинного отсутствия или отсутствия обнаружения неясны. Поскольку гены, кодируемые плазмидами, консервативны у многих видов, рабочая гипотеза состоит в том, что плазмиды играют важную роль в биологии риккетсий . Многие гены риккетсиозных плазмид родственны генам других видов риккетсиозов. Однако в плазмидах риккетсиоза есть гены, которые не встречаются у других риккетсий , но встречаются у неродственных бактерий. Эти данные позволяют предположить, что плазмиды риккетсиоза участвуют в горизонтальном переносе генов у этих видов. Геном R. peacockii, , который является ближайшим родственником вирулентного R. rickettsia , имеет плазмиду, которая кодирует кластер генов, связанных с островом гликозилирования Pseudomonas aeruginosa , которые, вероятно, участвуют в биосинтезе фосфолипидов.Хромосома R. peacockii кодирует ген, важный для биосинтеза фосфолипидов, который подвергся мутации, и возможно, что гены, кодируемые плазмидой, компенсируют эту мутацию. Плазмиды разных видов риккетсиозов несут другие гены, которые имеют лишь отдаленное родство. Например, белки parA R. peacockii и R. felis наиболее тесно связаны с белками E. coli и Pseudomonas , тогда как небольшие белки теплового шока Hsp-1 и -2 тесно выровнены. с риккетсиозной филогенетической линией.

Обнаружение разнообразных плазмид у различных видов Rickettsia позволило предположить их потенциальное использование в качестве векторов трансформации, метод, который может значительно облегчить генетический анализ и ускорить понимание патогенов. Мы разработали серию челночных векторов, начиная с рекомбинантной версии pRAM18, одной из плазмид из R. amblyommii, , несущих флуоресцентные и селектируемые маркеры. Области плазмиды, кодирующие гены parA и DnaA , которые важны для поддержания и репликации плазмиды, наряду с селектируемым и отслеживаемым флуоресцентным маркером, были субклонированы в pGEM.Впоследствии скрининг библиотеки pRAM18 дал доказательства другой плазмиды R. amblyommii , pRAM32, и участок, содержащий гены parA и DnaA , был субклонирован в pUC, другую коммерчески доступную плазмиду. Это дало семейство конструкций: исходную рекомбинантную pRAM18 большого размера, ее меньшие производные и меньшую конструкцию pRAM32. Со всеми четырьмя этими конструкциями трансформанты получали электропорацией R. monacensis , R.montanensis и R. bellii. Рекомбинантные риккетсиальные плазмиды pRAM18 поддерживали в виде плазмид в популяциях риккетсиозов, как и гораздо меньшие конструкции на основе pGEM и pUC.

В заключение Мундерлох отметил, что транспозазная система Himar 1 полезна для случайного мутагенеза и нокаута генов у облигатных внутриклеточных бактерий, но оказалась не очень эффективной. Несмотря на этот недостаток, мутагенез транспозона Himar 1 позволил изучить функцию генов у организмов, которыми традиционно было трудно манипулировать генетически.В сочетании с плазмидами, используемыми в анализах комплементации, существующие конструкции позволят исследователям продвинуться в направлении функционального геномного анализа этих бактерий. Таким образом, могут быть разработаны лекарства, нацеленные на конкретные гены, или могут быть созданы штаммы вакцин с ослабленной вирулентностью, которые будут генерировать защитный иммунный ответ, не вызывая заболевания. Инструменты, созданные для риккетсиозных организмов, могут быть полезны и для других патогенных бактерий.

ЕСТЕСТВЕННАЯ ИСТОРИЯ КЛЕЩЕЙ: ЭВОЛЮЦИЯ, АДАПТАЦИЯ И БИОЛОГИЯ

Том Г.Шван, доктор философии, магистр медицины, Лаборатория зоонозных патогенов, Национальный институт аллергии и инфекционных заболеваний,

Клещи принадлежат к типу Arthropoda и классу Arachnida . Они не насекомые. Хотя у них есть экзоскелет и суставные придатки, у них восемь ног, они не летают и не имеют головы, грудной клетки или живота. Клещи также сильно отличаются от большинства насекомых тем, что они являются важными переносчиками многих патогенов. Среди тех насекомых, которые питаются кровью, таких как комары, мошки, песчаные мухи, мухи цеце и блохи, только взрослые особи — и часто только самки — питаются кровью.Это означает, что только взрослые могут получить инфекционную кровяную муку от инфицированных животных, которые служат резервуаром для патогенов, таких как грызуны. Напротив, клещи являются обязанными питателями крови на всех этапах своего жизненного цикла, что делает их способными передавать патогены на разных этапах.

Существует три семейства клещей: Ixodidae , Argasidae и Nutalliellidae. Ixodidae насчитывает 12 родов, а Argasidae — 4. Nutalliellidae состоит из одного вида.Иксодиды — это твердые клещи, которые проходят три стадии эволюции: личинка, нимфа и взрослая особь. Аргасиды — это мягкие клещи, которые также проходят несколько стадий: личиночную, множественную нимфальную стадию и взрослую особь. В отличие от твердых клещей, у которых взрослые особи питаются только один раз, взрослые особи мягких клещей могут питаться несколько раз. Об эволюции клещей известно немного, поскольку ископаемые клещи, обнаруженные в янтаре, возраст которых 94 миллиона лет, выглядят как современные клещи (Klompen and Grimaldi, 2001).

Клещи Ixodid имеют жизненный цикл от 1 до 3 лет и, как правило, менее способны голодать и выжить без приема пищи с кровью.Напротив, Argasidae имеют расширенный жизненный цикл, для завершения которого может потребоваться много лет. Эти клещи способны голодать в течение длительного времени между приемами пищи с кровью. Ornithodoros parkeri, самки, нимфы O. tholozani, нимфы и нимфы O. moubata, нимфы могут жить от 10 до 11 лет между приемами пищи (Schwan, неопубликовано) и могут даже пережить своих позвоночных хозяев на много лет.

Клещи могут быть членистоногими с тремя, двумя или одним хозяином. У клещей с тремя хозяевами личинки питаются хозяином, отваливаются и превращаются в нимфу.Затем нимфа прикрепляется к другому хозяину, питается и отпадает, и, наконец, взрослая особь прикрепляется к третьему хозяину и кормит. В эту группу входят твердый клещ I. scapularis , переносчик болезни Лайма Borrelia . В случае клещей с двумя хозяевами некоторые личинки и нимфы питаются одним хозяином, а затем прикрепляются ко второму хозяину, чтобы достичь взрослой жизни. Клещи в Северной Америке не являются клещами с двумя хозяевами. Клещи с одним хозяином прикрепляются к хозяину как личинки, а затем питаются и созревают до взрослой стадии на том же хозяине. Rhipicephalus (Boophilus) microplus и его родственники, являющиеся клещами крупного рогатого скота, являются классическими клещами с одним хозяином. Олени, лоси и козы могут иметь большое количество клещей Dermacentor albipictus , которые также являются клещами с одним хозяином, и охотники в Северной Америке часто сталкиваются с этими клещами.

Насчитывается около 870 видов клещей. В этой группе некоторые клещи широко распространены и питаются разными типами хозяев, в то время как другие клещи очень специфичны для хозяев. Например, I. scapularis встречается на всей востоке США и питается от 50 до 70 различных хозяев, в то время как Argas monolakensis, аргасид, встречается только на островах в озере Моно, Калифорния, с высокой плотностью и кормами. только на калифорнийской чайке.Все иксодовые клещи питаются в течение длительных периодов времени, в то время как большинство аргасидов являются быстрыми кормушками, хотя личинки некоторых питаются в течение многих дней. Последнее относится к A. monolakensis , который может обескровливать чаек во время кормления.

В 1893 году было продемонстрировано, что членистоногие, питающиеся кровью, могут быть биологическими переносчиками патогенного организма (Smith and Kilborne, 1893). Клещи — эффективные переносчики, а иногда и эффективные резервуары. У некоторых видов взрослые самки могут передавать патогены своему потомству в результате трансовариальной передачи.Зараженные клещи также могут передавать организм от одной стадии развития к последующим стадиям своего жизненного цикла, что называется трансстадиальной передачей. Поскольку клещи питаются кровью на каждой стадии, живут долгое время и могут передавать патогены своему потомству или в следующем жизненном цикле, они способны поддерживать патогены в течение длительных периодов времени и прекрасно приспособлены к тому, чтобы служить резервуаром для патогенов и в качестве эффективные передатчики. Более того, все TBD в Северной Америке — это зоонозы, передаваемые от животных человеку.Однако клещ O. moubata может напрямую передавать от человека к человеку возбудитель B. duttonii, , вызывающий возвратный тиф в Восточной Африке. В Северной Америке клещей O. hermsi ведут ночной образ жизни и быстро питаются и обычно питаются людьми, спящими в зараженных клещами хижинах.

Возвратный тиф встречается в Африке, но он также встречается в западных Соединенных Штатах, где его диагноз и не регистрируются. Заболевание вызывает значительную смертность в некоторых регионах Африки, особенно среди беременных женщин.Возвратный возвратный тиф обычно не приводит к летальному исходу в Северной Америке, но риск смерти плода во время беременности увеличивается.

Пробелы в знаниях и возможности для исследований

Шван отметил, что исследования, необходимые в будущем, можно разделить на две ключевые области:

• Количество и подготовка медицинских акарологов и биологов-клещей сокращается, а ученые, которые занимаются исследованиями TBD, часто сосредотачиваются только на по вопросам, связанным с болезнью Лайма. Поддержка обучения клещевых биологов с широким кругом интересов и широким исследовательским портфелем имеет важное значение для обеспечения непрерывного прогресса по всему спектру TBD.

• Полевые исследования TBD особенно важны: анализа клещей в лаборатории с использованием таких технологий, как полимеразная цепная реакция (ПЦР), недостаточно.

ДИКАЯ ПРИРОДА И ДОМАШНИЕ ПРИБОРЫ: ИХ ВАЖНАЯ РОЛЬ В ПОДДЕРЖАНИИ И УСИЛЕНИИ ПАТОГЕНОВ И ИХ ИЗМЕНЯЮЩЕЙСЯ ДИНАМИКИ

Ховард Гинзберг, доктор философии, Геологическая служба США и Университет Род-Айленда могут оказывать влияние на хозяев 9

• Плотность клещей , которая влияет на вероятность заражения как людей, так и резервуарных хозяев для B. burgdorferi , таких как мелкие грызуны и птицы. подвергается воздействию бактерий.

• Факторы хозяина , включая разнообразие хозяев и их способность служить резервуарами для патогенов.

• Пространственные закономерности , в первую очередь, географическое распространение клещей I. scapularis , переносчиков B. burgdorferi . Это распределение может варьироваться в поле метр за метром из-за различных микропространственных факторов.

• Временные закономерности , в первую очередь продолжительность сезона, в течение которого активны клещи и их хозяева.

Плотность клещей влияет на вероятность заражения как человека, так и резервуарных хозяев патогена.Вероятность того, что хозяин подвергнется воздействию патогена, вызывающего клещевое заболевание, с учетом плотности клещей, может быть выражена как P _e = 1- (1-k _v ) ⁿ , тогда как P _e — это вероятность быть укушенным хотя бы одним инфицированным вектором, k _v — доля векторов, инфицированных патогеном, а n — количество укусов переносчиков (Ginsberg, 1993). Когда результаты наносятся на график для различных темпов заражения, это асимптотическая кривая, так что уровень инфицирования 25 процентов, который является обычным для нимфальных клещей в эндемичных районах, означает, что при 5-10 укусах клещей вероятность заражения близка к один.На Файер-Айленде, барьерном острове, который проходит параллельно южному берегу Лонг-Айленда, штат Нью-Йорк, большинство мышей кусают от 30 до 200 клещей за сезон. Если мышь укусила 100 клещей в среднем за сезон и успешное вмешательство уменьшит количество укусов до 20, все равно не будет влияния на то, будет ли мышь подвергаться воздействию патогена. Поэтому пытаться управлять болезнью Лайма, разрабатывая стратегии в естественной среде, сложно. Риск для человека, однако, ниже, потому что большинство людей укушены всего несколькими клещами в течение определенного года.Если количество укусов клещей уменьшается, то снижается вероятность контакта с возбудителем. Таким образом, управление окружающей средой для минимизации контактов человека с клещами — более простой подход, чем попытки управлять естественным циклом.

Плотность клещей зависит от ряда факторов. Например, количество основных хозяев в регионе, таких как олени, по-видимому, определяет среднее число, вокруг которого колеблется количество клещей. Однако из года в год происходят широкие колебания численности клещей.Популяции клещей в округе Вестчестер к северу от Нью-Йорка, на острове Пруденс в заливе Наррагансетт и на Файер-Айленде у Лонг-Айленда имеют аналогичные годовые колебания, что позволяет предположить, что все, что контролирует эти колебания, происходит в региональном масштабе (Ginsberg et al., 1998). Однако одна погода, очевидно, не объясняет заболеваемость болезнью Лайма, поскольку корреляция с погодными факторами дает разные результаты (McCabe and Bunnell, 2004; Ostfeld et al., 2006). Взаимосвязь между клещами и погодой сложна и требует изучения условий в листовой подстилке, где обитают клещи, а не просто измерения погоды со станции аэропорта.Кроме того, время, которое клещ проводит при температуре ниже определенного уровня, влияет как на его выживаемость, так и на активность (Rodgers et al., 2007).

То, как клещи взаимодействуют с хозяевами, может влиять на количество клещей, которые приобретают патоген от инфицированных животных-хозяев, включая долю инфицированных хозяев, резервуарную способность различных видов хозяев и распределение личинок и нимфальных клещей на эти хозяева. Хозяева, особенно млекопитающие и птицы, значительно различаются по своей компетенции в отношении резервуаров.Некоторые домашние животные, например собаки, являются подходящими резервуарами для болезни Лайма. Однако домашние животные, вероятно, не играют большой роли в цикле передачи болезни Лайма, потому что они проводят в лесу гораздо меньше времени, чем дикие животные. Есть исключения: например, на острове Монхеган, штат Мэн, Норвегия крысы являются инвазивными видами, которые являются компетентными резервуарами и дичают (Smith et al., 1993). Кроме того, компетентность хозяев может значительно различаться в лабораторных и полевых исследованиях ().В лаборатории исследователи изучают компетентность резервуаров, помещая инфицированных клещей на животных-хозяев или вводя животным инъекцию B. burgdorferi . Через неделю или две исследователи поместили неинфицированных личинок клещей на инфицированных животных и определили, какой процент личинок приобретает бактерии. В полевых же исследованиях, напротив, исследователи помещают неинфицированных личинок на диких животных и определяют, сколько из них заразилось. Результаты могут отличаться в зависимости от лаборатории и области по причинам, которые не совсем понятны.Например, когда малиновки были инфицированы в лаборатории, они оказались весьма компетентными резервуарами для B. burgdorferi , причем 82–92% личинок клещей приобрели возбудитель. Напротив, когда неинфицированные личинки клещей были помещены на малиновку с поля, только 16 процентов личинок заразились бактериями (Richter et al., 2000; Ginsberg et al., 2005).

ТАБЛИЦА 4-1

Компетенция отдельных видов позвоночных в резервуаре для Borrelia burgdorferi (с использованием Xenodiagnostic Ixodes Scapularis Larvae).

Уровень резервуара B. burgdorferi также может варьироваться в зависимости от географического района в зависимости от разнообразия доступных хозяев. Некоторые из этих видов-хозяев являются подходящими резервуарами, а другие — нет. На Файер-Айленде неинфицированные личинки I. scapularis питаются различными видами-хозяевами — некоторые из них являются хорошими резервуарами, а некоторые нет, — причем главными резервуарами являются мелкие грызуны. Однако сообщество хозяев не очень разнообразно, поэтому заражается большой процент нимф клещей.В более экологически разнообразном сообществе разнообразие хозяев для B. burgdorferi ослабляет влияние грызунов как хозяев (LoGiudice et al., 2003). Это, в свою очередь, влияет на вероятность заражения людей болезнью Лайма, хотя эффект носит комплексный характер. Например, разбавление работает на северо-востоке, потому что мелкие грызуны, основные хозяева для B. burgdorferi , являются очень хорошими резервуарами. На юге ящерицы, основные хозяева для Ixodes scapularis , не являются хорошими резервуарами, поэтому расширение разнообразия хозяев в этом регионе может фактически увеличить заболеваемость болезнью Лайма.

Разнообразие векторов также может влиять на вероятность заболеваний человека. В начале 1980-х на Файер-Айленде наиболее распространенными видами клещей были американский собачий клещ и черноногий клещ. В конце 80-х и 90-х годов прошлого века клещ-одиночка, A. americanum , стал более многочисленным, а патогены E. chaffeensis , E. ewingii и R. amblyommii стали представлять риск заболеваний человека. (Mixson et al., 2006).

Пространственные закономерности включают географическое распределение компетентных хозяев и переносчиков.Для I. scapularis характерно распространение на севере и большей части юга Соединенных Штатов, но случаи болезни Лайма, о которых сообщается в Центры по контролю и профилактике заболеваний (CDC), происходят преимущественно в северных штатах. Таким образом, плотность клещей сама по себе не определяет эти показатели. Одним из факторов, который может быть важным, является компетентность принимающей стороны. Как отмечалось выше, млекопитающие, обитающие на севере, являются весьма компетентными резервуарами для B. burgdorferi , тогда как на юге многочисленные ящерицы не являются хорошими резервуарами.Вторым пространственным фактором может быть генетическое распределение клещей. Например, одна генетическая линия клещей I. scapularis встречается как на севере, так и на юге Соединенных Штатов, но множество других линий встречается на юге, но не на севере (Beati, неопубликовано). Неизвестно, различаются ли генетические линии по предпочтениям хозяина и компетенции переносчиков.

На временные закономерности также могут повлиять географические тенденции. Например, на Северо-Востоке взрослые особи I. scapularis откладывают яйца, а неинфицированные личинки вылупляются в середине лета и питаются инфицированными хозяевами.Зараженные нимфы появляются следующей весной и питаются кровью, а осенью вырастают взрослыми особями. Это означает, что нимфы и личинки, присутствующие в каждом конкретном году, представляют разные популяции. Нимфы заражают хозяев бактериями B. burgdorferi , которые личинки приобретают, питаясь этими же хозяевами, несколько позже в течение сезона; цикл передачи очень эффективен. Если бы сезонные циклы личинок и нимф перекрывались еще больше, передача могла бы быть менее эффективной. Если нимфы появляются значительно раньше в течение сезона, а личинки — значительно позже, животные-хозяева могут потерять свою инфекционность в течение промежуточного периода.Поэтому понимание временной взаимосвязи между этими стадиями имеет решающее значение для понимания того, почему болезнь Лайма распространена в одних регионах, а в других — нет. Например, понимание того, как более продолжительный вегетационный период влияет на активный период различных стадий клеща, может помочь понять, как изменение климата может повлиять на болезни человека.

В ходе многолабораторного исследования географических закономерностей собираются стандартизованные образцы сообществ хозяев и распределения клещей на хозяевах в четырех регионах страны, чтобы определить, какие генетические группы присутствуют и коррелируют ли они с экологическими факторами.Проверка гипотез и экологическое моделирование могут помочь определить, почему болезнь Лайма приводит к тому, что в одних районах заражено много клещей, а в других — мало. Результаты могут пролить свет на то, как распространение болезни Лайма может измениться в будущем.

Как обсуждалось ранее в отчете, есть изменения динамики, которые повлияют на человеческие заболевания. Например, распространение клещей распространяется вверх по долине Гудзона в Нью-Йорке, на север Нью-Джерси, вниз на юго-восток и в Иллинойс, и моделирование предполагает, что клещи распространятся и дальше в Канаду.Расширение распространения клещей само по себе не обязательно означает увеличение числа заболеваний человека, но это важный фактор. Еще одним фактором может быть расширение распределения хостов. Например, если ящерицы распространятся на север, заболеваемость болезнью Лайма может снизиться. Точно так же интродуцированные виды могут влиять на передачу болезней, если они являются компетентными хозяевами. Наконец, изменение сезона активности клещей в результате более продолжительного вегетационного периода может повлиять на динамику передачи.

Пробелы в знаниях и возможности для исследований

Гинзберг отметил следующие ключевые области будущей работы:

• Влияние физических факторов на распространение и численность клещей.

• Влияние изменения климата на распространение клещевых патогенов среди позвоночных-хозяев.

• Факторы, влияющие на инфекционность этих хозяев в полевых условиях по сравнению с лабораторными.

• Влияние продолжительности активного сезона на фенологию клещей или события жизненного цикла.

• Географические закономерности в генетической структуре популяций клещей.

• Эффективное нацеливание и интеграция методов борьбы с воздействием клещей на человека.Например, планировщики землепользования и ландшафтные архитекторы могут спроектировать сообщества и застройки, чтобы уменьшить воздействие клещей на человека, даже если они относительно многочисленны. Такой подход потребует относительно скромных вложений.

ОБСУЖДЕНИЕ

Кинг задал вопрос комиссии о том, какую роль феромоны могут играть в клещевых заболеваниях. Мундерлох отметил, что разные виды клещей производят разные типы феромонов для агрегации и стимуляции спаривания.Кроме того, состав слюны у I. scapularis и D. variabilis сильно различается. Гормоны агрегации играют основную роль у некоторых клещей, таких как D. variabilis , но играют меньшую роль у I. scapularis . Было бы сложно из-за расхождения отметок делать обобщения. Гинзберг отметил, что в настоящее время ведутся активные исследования по использованию феромонов для улучшения методов борьбы с клещами за счет привлечения клещей к пестицидам, но в продаже ничего нет.

Шутце спросил, могут ли морозы, продолжающиеся более 3 дней, повлиять на количество клещей и, следовательно, на количество клещевых болезней в этом сезоне. Гинзберг отметил, что лабораторные исследования показывают, что температура должна быть значительно ниже точки замерзания, прежде чем это подействует. Однако в полевых условиях это может быть не так, поскольку клещи приспособились находить места в почве и под поверхностью, обеспечивающие определенную защиту. Мундерло далее отметил, что глубокий снежный покров является защитным, потому что прямо под снежным покровом в некоторых областях температура едва ниже нуля.

Похоже, что новые инфекционные заболевания со временем имеют траекторию, в которой частота случаев увеличивается, а затем выходит на плато. Основываясь на этом наблюдении, один участник спросил через динамику патогена, клеща или хозяина, какой предел будет для болезни Лайма на северо-востоке. Гинзберг отметил, что делать какие-либо прогнозы будет сложно, потому что болезнь Лайма все еще распространяется в новые области, и возросшая отчетность отражает этот факт. Участник также спросил, существует ли какой-либо долгосрочный ряд показателей инфицирования хозяев и клещей в нескольких местах.Гинзберг отметил, что показатели заражения значительно различаются. На Файер-Айленде уровень заражения может колебаться от 4,5% до более 30% из года в год. Хотя это предварительные наблюдения, он отметил, что колебания могут быть связаны с популяциями хозяев коллектора.

Уокер спросил, влияет ли распространенность возбудителя у клещей на вирулентность патогена. Например, это может быть случай с D. variabilis , несущими R.rickettsii и A. cajennense в Южной Америке, которые являются переносчиками R. rickettsii в районах, где эти заболевания распространены, но число клещей относительно невелико. Шван отметил, что этот вопрос недостаточно изучен. Возвратные спирохеты могут быть губительны для клещей, если клещи проглатывают значительное количество спирохет, но это неофициальная информация. Более высокая температура окружающей среды увеличила смертность клещей D. andersoni и при заражении R.rickettsii (Niebylski, Peacock, 1999).

Другой участник спросил, адаптируется ли хозяин со временем, чтобы стать некомпетентным резервуаром, когда адаптируется его иммунный ответ. Например, в недавно эндемичной зоне тот же вид может быть хорошим резервуаром, потому что у него не развился иммунный ответ такого типа. Гинзберг отметил, что это может происходить в природе, а также могут быть различия в течение жизненного цикла хозяев, так что молодые особи обладают иной способностью к резервуару, чем взрослые.Участник также задал вопрос, является ли одна из причин отсутствия совпадения распределения зарегистрированных случаев болезни Лайма и распространения черноногого клеща результатом занижения данных. Гинзберг отметил, что это могло быть одним из объяснений, но использование методов маркировки для сбора клещей дало результаты, сопоставимые с результатами CDC в отношении случаев заболевания людей.

СРАВНИТЕЛЬНАЯ МЕДИЦИНСКАЯ ЗНАЧИМОСТЬ ЕДИНОГО ЗДОРОВЬЯ ПОДХОДА К ВОЗНИКАЮЩИМ ЗАБОЛЕВАНИЯМ КЛЕЩИ

Эдвард Б.Брейчвердт, DVM, Колледж ветеринарной медицины, Университет штата Северная Каролина

Подход «Единое здоровье» признает необходимость совместной работы ветеринаров, специалистов по здоровью человека и ученых-экологов, учитывая динамическое взаимодействие между людьми, животными и окружающей средой. . Этот подход становится все более важным в отношении зоонозных болезней, таких как TBD, для которых животные являются резервуарами. Многочисленные обмены знаниями, например использование животных в качестве дозорных для болезней человека, показывают важность концепции «Единое здоровье» для понимания ТБД.Использование этого подхода, вероятно, приведет к прогрессу в области здравоохранения в 21 веке «за счет ускорения открытий биомедицинских исследований, повышения эффективности общественного здравоохранения, быстрого расширения базы научных знаний и улучшения медицинского образования и клинической помощи» (http: // www. onehealthinitiative.com/mission.php).

Животные, особенно собаки, из-за их непосредственной близости к людям и того факта, что они часто проявляются схожими признаками клещевой болезни, часто являются стражами TBD у людей (Elchos and Goddard, 2003).Например, симптомы у собак, инфицированных естественным путем или в лаборатории R. rickettsii , почти идентичны симптомам людей с пятнистой лихорадкой Скалистых гор. В контексте одного лекарства и ветеринария, и медицина для человека могут дать ключевое представление о TBD. В исследовании 2003 года собака из фермерской семьи умерла, несмотря на лечение антибиотиками, после позднего диагноза эрлихиоза. Две недели спустя у 46-летнего владельца фермы поднялась температура, заболела голова, рвота и боли в спине.Поскольку распознать клещевое заболевание у людей сложно, ее семейный врач диагностировал растяжение мышц и острый цистит. Женщина получила два препарата, в том числе сульфаниламиды, которые противопоказаны для лечения риккетсиозов. Через 3 дня она умерла от васкулита. Центр контроля заболеваний установил, что у нее была пятнистая лихорадка Скалистых гор. Через неделю у второй собаки в семье развилось лихорадочное заболевание, и ей быстро назначили доксициклин. Диагноз пятнистой лихорадки Скалистых гор был поставлен на основании сероконверсии до R.rickettsia , что подтверждено CDC (Elchos and Goddard, 2003).

Во втором тематическом исследовании вспышка пятнистой лихорадки Скалистых гор в Бронксе, штат Нью-Йорк, в 1987 году, скорее всего, произошла после того, как самка клеща была унесена собакой, которая отправилась в эндемичный район (Salgo et al. , 1988). Клещ, несущий R. rickettsii , предположительно передал возбудитель трансовариально следующему поколению детских клещей, что привело к вспышке заболевания человека. Сегодня, благодаря усовершенствованным акарицидным продуктам, которые являются более безопасными и эффективными, и усилиями ветеринаров по обучению клещевым болезням, вероятность возникновения городской вспышки намного меньше.

Достижения в области эпиднадзора и диагностики в ветеринарии продолжают использоваться для лечения клещевых болезней человека, и наоборот. Ветеринары обычно используют экспресс-тест на месте, чтобы определить, подвергались ли собаки воздействию Ehrlichia sp. , Borrelia burgdorferi (болезнь Лайма) , или A. phagocytophilum; результатов этого тестирования помогли пролить свет на то, где могут возникать заболевания человека, вызываемые этими патогенами. Наблюдение за E.canis , E. chaffeensis и Антитела E. ewingii у собак помогли выявить высокую распространенность коричневых собачьих клещей, инфицированных и передающих передачу E. canis в Аризоне (). Наблюдение обнаружило кластер Ehrlichia у собак в Миннесоте и Висконсине, что имело смысл после того, как CDC недавно обнаружил Ehrlichia muris -подобную инфекцию у людей с ослабленным иммунитетом в этом регионе. Более того, высокочувствительные молекулярные тесты на клещевые организмы помогли определить важность коинфекции и прояснили патогенез и патофизиологию TBD.ПЦР-анализ образцов периферической крови был полезен для диагностики Ehrlichia у собак и людей. Недавнее сообщение о E. chaffeensis у лемуров было подтверждено методом ПЦР (Williams et al., 2002).

РИСУНОК 4-1

Национальные данные о распространенности антител к Ehrlichia у собак. ИСТОЧНИК: Перепечатано из Veterinary Parasitology, 139, Bowman et al., Успешные или текущие программы ликвидации паразитов, 138–148, Copyright 2009, с разрешения Elsevier.(подробнее …)

Подобные выводы из естественных инфекций у животных улучшили понимание болезней человека, вызываемых другими возбудителями, передающимися клещами. Например, A. phagocytophilum может вызывать заболевания у кошек, собак, лошадей и людей в одном и том же географическом районе, причем тромбоцитопения (низкое количество тромбоцитов) является наиболее устойчивым отклонением, выявленным лабораторными тестами у разных видов. Коинфекция B. burgdorferi является обычным явлением, поскольку один и тот же клещ является переносчиком обоих организмов.Имеются некоторые экспериментальные доказательства хронической инфекции A. phagocytophilum у собак (Scorpio et al., 2010), и это открытие предполагает необходимость изучения болезней человека, вызванных этим патогеном. Примечательно, что открытие человеческого анаплазмоза произошло спустя десятилетия после того, как ветеринары Калифорнийского университета определили возбудителя, который затем был описан как Ehrlichia. equi в середине 1960-х годов. Экспериментально E. equi был передан кошкам, собакам и нечеловеческим приматам, чтобы проверить, насколько патогенен этот организм в разных линиях видов.На основании этих результатов вид Ehrlichia впоследствии был связан с гранулоцитарным эрлихиозом человека (Bakken et al., 1994). Этот человеческий патоген был секвенирован, и было установлено, что он филогенетически тесно связан с E. equi , о котором сообщалось несколько десятилетий назад (Chen et al., 1994). Последующие филогенетические исследования привели к реклассификации E. equi в род Anaplasma , таксономической унификации этого агента с возбудителем болезней человека и видообразованию A.phagocytophilum (Dumler et al., 2001).

Подчеркнув необходимость подхода «Единое здоровье», вскоре после открытия гранулоцитарного анаплазмоза человека исследователи с помощью секвенирования ДНК обнаружили, что собаки и лошади с нейтрофильной морулой в Швеции были инфицированы генетически идентичным сегментом из примерно 1400 пар оснований 16S. Ген рРНК патогена Ehrlichia , описанный Ченом (Johansson et al., 1995). Эти результаты подчеркивают необходимость подхода «Единое здоровье».В результате обмена информацией между дисциплинами, видами и континентами гранулоцитарный анаплазмоз впоследствии был подтвержден у кошек и собак на северо-востоке США, а анаплазмоз человека был зарегистрирован в Швеции, Германии, Австрии и многих других странах Европы и Азии.

Другая возможность, которую ветеринарные исследования могут использовать для понимания болезней человека, — это использование собак как естественной модели болезни. Например, в недавнем исследовании цельная кровь и сыворотка были собраны у 731 собаки из одной ветеринарной больницы в Бакстере, штат Миннесота.Клиническое заболевание и положительный результат ПЦР-теста на A. phagocytophilum были более вероятны у собак, ранее инфицированных B. burgdorferi. Серотипность A. phagocytophilum и B. burgdorferi у собак в этом регионе была очень высокой (55 процентов, или 405 из 731 протестированной собаки) (Beall et al., 2008). Что касается обоих этих патогенов, то вероятность того, что собака будет здоровой после контакта с этими организмами и инфицирования ими, будет столь же велика, чем проявление болезни.Однако, если у этих собак были антитела как к A. phagocytophilum , так и к B. burgdorferi , то статистически животные были клинически больными. Более того, диагностическая документация ДНК A. phagocytophilum в крови была связана с заболеванием. Существует высокая корреляция между воздействием клещей, переносящих A. phagocytophilum и B. burgdorferi , и вероятностью заражения человека клещами в той же среде.Поскольку ветеринары регулярно проводят скрининг на антитела к этим организмам, они могут информировать клиента о риске TBD у их домашних животных и членов семьи.

Bartonella является альфа-протеобактериями и филогенетически связана с другими клещевыми патогенами из родов Anaplasma, Ehrlichia, и Rickettsia. Это может быть самый важный род бактерий, заражающих как людей, так и животных, который ученые могут изучить в следующем десятилетии. Эти организмы могут быть интраэритроцитами как у людей, так и у грызунов и кошек.К сожалению, в отличие от клещевых организмов, которые обладают тропизмом только к нейтрофилам ( A. phagocytophilum или Ehrlichia ewingii ) или макрофагам ( E. canis или E. chaffeensis , или в первую очередь Bartonella ), бактерии кажутся для проникновения в эритроциты, эндотелиальные клетки и клетки микроглии, а также в клетки-предшественники CD34 в костном мозге. В настоящее время только косвенные доказательства подтверждают передачу клещами Bartonella. Точно так же Bartonella подчеркивает необходимость исследования One Health, поскольку вши, блохи, москиты и, возможно, клещи могут передавать патогены этого рода бактерий (Angelakis et al., 2010; Дитрих и др., 2010). Кроме того, люди могут заразиться через укусы животных, царапины, прививку иглой и, возможно, внутриутробную передачу (Breitschwerdt et al., 2010; Oliveira et al., 2010). Серые белки, суслики и сурки также могут служить резервуарами для Bartonella — скорее всего, различных видов бактерий. Между тем спектр хронических заболеваний человека, связанных с этим видом, расширяется (Breitschwerdt et al., 2008, 2010a; Sykes et al., 2010).

Собаки и люди с бартонеллезом имеют сходные клинические проявления, включая эндокардит с отрицательным посевом (эндокардит без этиологии), пелиоз гепатита, бациллярный ангиоматоз, миокардит, артрит, энцефалит, иммуноопосредованную тромбоцитопению и иммуно-опосредованную гемолитическую анемию ., 2009; Breitschwerdt et al., 2010a). Гепатический пелиоз и бациллярный ангиоматоз встречаются у ВИЧ-инфицированных и собак, иммуносупрессивных из-за химиотерапии рака или иммунодепрессивной лекарственной терапии (Yager et al., 2010). Кроме того, 32 процента людей, имевших обширный контакт с членистоногими и животными, инфицированы овцами Bartonella , белкой Bartonella , собакой Bartonella или кошкой Bartonella. Лица, не участвующие в таком контакте, не обнаруживают инфекции, о которой сообщалось с помощью ПЦР-анализа (Maggii et al., 2010).

Вместе Брайтшвердт отметил, что эти результаты для TBD подчеркивают, что сотрудничество между практикующими ветеринарными специалистами и специалистами в области медицины, наряду с частично совпадающими системами надзора, будет очень полезно как для людей, так и для животных.Кроме того, крайне необходимо понять роль трансмиссивных организмов как причины хронических заболеваний животных и людей. Наконец, просвещение населения играет важную роль в предотвращении заболеваний и смерти от острых инфекционных заболеваний TBD, таких как анаплазмоз, эрлихиоз и пятнистая лихорадка Скалистых гор.

ВАРИАНТ

Джеймс Х. Оливер младший, доктор философии, Институт артроподологии и паразитологии Южного университета Джорджии

Сегодня, B.Комплекс burgdorferi sensu lato включает 18 названных и 1 еще не названный вид спирохет. Некоторые из этих подвидов являются известными патогенами человека. В Европе B. afzelii и B. garinii являются одними из наиболее важных геновидов, вызывающих болезни человека. В США B. burgdorferi sensu stricto считались единственным возбудителем боррелиоза Лайма до недавнего времени, когда у людей были обнаружены B. bissettii -подобных спирохет. Большая часть того, что известно о B.burgdorferi был зарегистрирован в штатах северо-восток и средний запад. Для юго-востока Соединенных Штатов проведено меньше исследований. Чтобы начать исследование различий на юго-востоке США, был предложен ряд рабочих гипотез боррелиоза:

• Существует большее генетическое разнообразие среди B. burgdorferi s.l. на юго-востоке США.

• Инфекционность и патогенность южных штаммов Borrelia различаются сильнее, чем у северо-восточных штаммов.

• Несколько «популяций» переносчика I. scapularis распространены в восточной и центральной частях США. Поведение клещей, жизненные циклы и заболеваемость боррелиями варьируются среди популяций и определяются климатом, местной растительностью, подходящими резервуарами или хозяевами, а также генетическим профилем штаммов Borrelia .

• В основном не кусающие человека I. minor и I. affinis часто инфицированы B.burgdorferi s.l. и служат энзоотическими векторами Borrelia .

• Взрослые I. scapularis кусают людей на юго-востоке США, но нимфы редко.

• Среди позвоночных-хозяев клещей на юго-востоке США существует более широкое разнообразие, особенно рептилии, что, вероятно, снижает частоту встречаемости B. burgdorferi в I. scapularis.

• Птицы — основное средство передвижения клещей на большие расстояния и Borrelia .

• Недавние данные свидетельствуют о том, что одной из ключевых детерминант ассоциации спирохет и хозяина является система комплемента хозяина.

18 признанных геновидов комплекса B. burgdorferi sensu lato перечислены в. Некоторые обсуждают, встречается ли B. burgdorferi в южных штатах. Доказательства у птиц и животных нескольких подвидов обнаружили Borrelia в этой области, включая Джорджию, Флориду, Южную Каролину и Миссури.Эти подвиды включают B. americana, B. carolinensis и B. bissettii . Кроме того, изолированные гены из европейских генотипов Borrelia были обнаружены в образцах от птиц и животных (Оливер, неопубликовано). При анализе 112 субкультур из более чем 300 изолятов в этих четырех штатах было обнаружено 52 штамма B. burgdorferi . Из этих 52 штаммов 15 идентичны штамму типа B31, обнаруженному на северо-востоке, а 37 идентичны другим штаммам B.burgdorferi sensu stricto, в том числе из Калифорнии и Европы (Oliver, неопубликовано). Эти данные были основаны на двух геномных локусах, межгенном спейсере 5S – 23S и рДНК 16S.

ТАБЛИЦА 4-2

Семнадцать признанных геновидов Borrelia burgdorferi Sensu Lato Complex.

Анализ шести геномных локусов из штаммов B. burgdorferi у нимфальных I. minor клещей, обнаруженных на одном крапивнике Carolina в Южной Каролине, подчеркивает большое разнообразие этих штаммов.У нимфальных клещей на каролинском крапивнике были описаны две разные генетические группы B. americana . Путем объединения данных по многочисленным личинкам I. minor у одной и той же птицы были выделены два других новых подвида Borrelia (Оливер, неопубликовано). Тот факт, что птицы являются эффективными переносчиками штаммов Borrelia на большие географические расстояния, обещает сделать эти штаммы более широко распространенными. Ареал одних только крапивников Каролины охватывает почти половину Соединенных Штатов ().

РИСУНОК 4-2

Птицы являются эффективными переносчиками штаммов Borrelia на большие географические расстояния. Например, только ареал крапивника Каролины охватывает почти половину Соединенных Штатов. ИСТОЧНИК: Изображение любезно предоставлено Кеном Томасом, www.kenthomas.us.

Среди клещей, которые служат переносчиками B. burgdorferi , и среди их животных-хозяев наблюдается значительное генетическое разнообразие. Например, мы выделили 53 штамма Borrelia в I.scapularis , 43 в I. dentatus , 27 штаммов в I. affinis и 27 штаммов в I. minor. Кроме того, штаммы Borrelia были культивированы от трех первичных грызунов, которые служат резервуарами Borrelia на юге: Peromyscus gossypinus , хлопковая мышь, имела 70 штаммов; Sigmodon hispidus , хлопковая крыса имела 26 линий; и Neotoma floridana , восточная древесная крыса, имела 35 линий (Oliver, неопубликовано).

Существует также значительное генетическое разнообразие среди подвидов Borrelia , заражающих этих птиц и животных-хозяев.Например, изучая изолятов Borrelia от пяти животных в Южной Каролине и Джорджии, включая хлопковую крысу, двух хлопковых мышей, древесную крысу и пушистый дятел, исследователи обнаружили как американские, так и европейские штаммы, в том числе sensu stricto, B. carolinensis, и B. garinii . При исследовании изолятов Borrelia у 16 ​​птиц с острова Святой Екатерины, небольшого острова к югу от Саванны, некоторые птицы несли только один геновид, а другие — три (Оливер, неопубликовано).

Все эти данные противоречат недавней догме о том, что Borrelia не встречается на юге США. Фактически, штамма Borrelia распространяются по всему региону. Остается вопрос, вызывают ли эти штаммы болезни человека.

Таким образом, Оливер отметил, что более 300 B. burgdorferi sensu lato были изолированы в Джорджии, Флориде, Южной Каролине и Миссури. Наибольшее количество изолятов — B. burgdorferi , за которыми следуют B.bissettii из Джорджии, Южной Каролины и Флориды, а затем B. andersonii из Миссури, с B. carolinensis и B. americana , недавно описанными из Джорджии и Южной Каролины. Большинство изолятов имеют один геновид, но 25 культур содержат более одного геновида. Изоляты из трех участков в Джорджии и двух в Южной Каролине содержат гены как минимум двух европейских геновидов: B. garinii, и B. afzelii. I. scapularis, I.affinis, и I. minor являются наиболее распространенными переносчиками B. burgdorferi sensu lato в Джорджии, Флориде и Южной Каролине.

Основываясь на этих выводах и других исследованиях, Оливер сформулировал ряд гипотез для будущих исследований:

• Инфекционность и патогенность штаммов Borrelia больше в южных штатах, чем в северо-восточных штатах.

• Поведение и жизненный цикл клещей, а также заболеваемость боррелиями различаются среди популяций клещей в зависимости от климата, сезонности, местной растительности, подходящих резервуарных хозяев и генетического профиля штаммов Borrelia .

• I. minor и I. affinis часто инфицированы B. burgdorferi . Хотя эти клещи редко кусают людей, они служат энзоотическими переносчиками Borrelia . То есть они поддерживают популяций Borrelia в окружающей среде. I. dentatus, , также являющийся распространенным переносчиком B. andersonii , кусает людей нечасто.

• В отличие от северо-востока, нимфы I. scapularis редко кусают людей на юге США.Однако, вопреки поверью, взрослые особи I. scapularis действительно кусают людей на юге.

• Юго-восток Соединенных Штатов имеет более широкое разнообразие позвоночных-хозяев, особенно рептилий, чем северо-восток Соединенных Штатов, что может снизить риск воздействия на человека.

• Разнообразие Borrelia , ассоциированных с грызунами, намного ниже, чем у птиц.

• Генетически различные штаммы Borrelia часто встречаются в пределах одного и того же индивидуального клеща или позвоночного-хозяина.Другие исследователи показали, что Borrelia имеет систему рекомбинации, необходимую для горизонтального генетического обмена.

ОБСУЖДЕНИЕ

Один участник усомнился в точности карт распределения клещей, поскольку во многих округах нет энтомолога. Оливер отметил, что карты распределения неполны, потому что сбор образцов является добровольным и зависит от добровольцев, которые отправляют образцы. Другой участник спросил, что делать человеку, учитывая, что информация о распределении клещей неполна.Оливер отметил, что необходимо провести идентификацию клещей. Он сказал, что большинство клещей не передают Borrelia , и даже если это вид, уровень заражения низкий. Другой участник отметил, что клещи-одиночки A. americanum не являются переносчиками B. burgdorferi , но могут переносить B. lonestari , которые могут вызывать южную клещевую сыпь (STARI). Оливер отметил, что STARI — недостаточно изученная область в области борьбы с клещевыми заболеваниями. Он обнаружил спирохеты при освещении темного поля, но не смог их культивировать.

Другой участник отметил, что в Колумбии, штат Мэриленд, один из самых высоких показателей заболеваемости болезнью Лайма в штате. Он спросил участников группы, что сообщества могут сделать, чтобы вмешаться в жизненный цикл клещей, например, установить станции кормления оленей. Гинзберг отметил, что в высокоэндемичных районах, как правило, существует потребность в комплексном подходе, адаптированном к конкретным экологическим условиям в этом районе. Станции кормления с балдахином были изучены в широком диапазоне сред и обладают средней эффективностью в борьбе с нимфальными клещами; однако они не будут выполнять полную профилактическую работу.Необходимо интегрировать различные методы управления, включая образование и экологический контроль.

ЗАКЛЮЧИТЕЛЬНЫЕ МЫСЛИ О ВОЗНИКАЮЩИХ ИНФЕКЦИЯХ, БИОЛОГИИ ТИКА И ВЗАИМОДЕЙСТВИИ ХОЗЯИН-ВЕКТОР

Лонни Кинг, DVM, MS, MA, Колледж ветеринарной медицины, Университет штата Огайо

Потому что многие TBD являются экспертами по зоонозам, животным и людям срочно необходимо сотрудничать и разработать интегрированную систему наблюдения, которая включает домашних животных, диких животных, клещей и людей.Более широкий и эффективный надзор мог бы позволить животным служить в качестве дозорных и суррогатов для человеческого риска и подверженности TBD. В самом деле, без надежных систем диагностики и эпиднадзора, информация о TBD, вероятно, останется заниженной, а истинная частота и бремя этих инфекций будут недооценены.

Фактически, наблюдения, проведенные во Флориде, Джорджии, Миссури и Южной Каролине, показывают, что текущая карта распространения B. burgdorferi может быть неполной.Исследования распространения, хозяина и разнообразия изолятов B. burgdorferi на юго-востоке также предполагают, что риск для человека в этом регионе может быть недооценен, а эпидемиология определенно плохо изучена. Влияние региональных различий в популяциях клещей, хозяевах, средах обитания и патогенных микроорганизмах на болезни человека и генетически различных субпопуляций этих патогенов заслуживает дальнейшего изучения.

Хотя ученые знают, что клещи заражаются множеством микробов и патогенов, необходимы дальнейшие исследования, чтобы понять роль и деятельность этих микробов и их взаимосвязь.Возможный генетический обмен внутри этого микробного сообщества также требует дальнейшего изучения, учитывая, что он может привести к новым заболеваниям.

Наконец, необходимы комплексные междисциплинарные подходы к изучению TBD и улучшению профилактики и лечения.

Возникающие инфекции, биология клещей и взаимодействия хозяев и переносчиков — критические потребности и пробелы в понимании профилактики, улучшения и лечения болезни Лайма и других клещевых болезней

Сегодня клещи обитают почти на всех континентах, а количество видов во всем мире превышает 850.Клещи оказались устойчивыми и устойчивыми в окружающей среде, и летописи окаменелостей предполагают, что они возникли 65–146 миллионов лет назад (см. Олсен и Патц; Паддок и Телфорд, Приложение A).

Признанное число серьезных болезней, передаваемых клещами, росло за последние 30 лет (см. Paddock and Telford, Приложение A). Возникновение и рост числа основных болезней, передаваемых клещами (TBD), объясняется специфической деятельностью человека и его поведением, нарушающим экосистемы (см. Paddock and Telford, Приложение A).Увеличение численности населения и демографические сдвиги привели к драматическим изменениям в распределении и составе естественной среды обитания, поскольку люди модифицируют землю, чтобы создать жилые пространства для сельского хозяйства или отдыха (см. Мундерло и Курти, Приложение A). Эти изменения означают, что люди и животные взаимодействуют во многих других областях, создавая новые возможности для передачи зоонозных заболеваний, включая TBD. Например, фрагментация среды обитания может изменить перемещение хозяев, несущих TBD, динамику передачи болезней и биоразнообразие (см. Приложение A).Глобальные изменения окружающей среды и другие абиотические и биотические факторы также помогают формировать экологию TBD и их появление и возрождение.

К счастью, новые молекулярные инструменты и аналитические методы, такие как секвенирование и анализ генов, позволили ученым получить представление о биологии клещей и привели к лучшему пониманию TBD. Новые технологии также выявили разнообразное микробное сообщество, связанное с клещами, которое включает вирусы, бактерии, простейшие и грибы.Эти микробы могут действовать как симбионты (тесно взаимодействуя, часто на благо клещей), патогены и временные комменсалы (колонизирующие клещей без заметных пагубных последствий) или как патогены (см. Clay and Fuqua, Приложение A).

В этой главе пять ученых изучили естественную историю клещей, их диких животных и домашних хозяев; обрисовал в общих чертах вклад экспертов в области ветеринарии в понимание TBD человека; исследовали генетическое разнообразие среди патогенов, переносчиков и хозяев; и показал, как ученые исследуют микробное сообщество клещей, чтобы лучше понять риск заражения клещами для человека.

ВОЗНИКАЮЩИЕ И ВОЗВРАЩАЮЩИЕСЯ КЛЕТОЧНЫЕ ИНФЕКЦИИ: ГЕНЕТИЧЕСКАЯ МАНИПУЛЯЦИЯ ВНУТРИКЛЕТОЧНЫХ ПАТОГЕНОВ КЛЕЩИ

Ulrike G. Munderloh, D.V.M., Ph.D.

Департамент энтомологии, Университет Миннесоты

Клещи являются эффективными переносчиками множества патогенов из-за их потенциального взаимодействия с несколькими различными позвоночными-хозяевами в течение их жизненного цикла. В результате у них появляется возможность приобрести большое количество различных типов организмов, присутствующих в крови этих хозяев.Микробное сообщество клещей включает вирусы, бактерии, простейшие и грибы и служат симбионтами, комменсалами и патогенами. Фактически, организмов, составляющих микробиом клещей, значительно превышает число известных патогенов человека. Это микробное сообщество может влиять на приобретение, передачу и вирулентность патогенов человека. Кроме того, поскольку клещ питается в течение продолжительных периодов времени, он взаимодействует со своим позвоночным хозяином и обладает способностью подавлять иммунную систему хозяина, подавляя иммунный ответ и связывая антитела, которые хозяин мог выработать в попытке избавиться от кровососущий паразит.Эти атрибуты гарантируют, что патоген может быть приобретен или передан в место укуса, которое подавлено и иммунологически неактивно.

Anaplasma phagocytophilum имеет общий вектор, черноногий клещ, со спирохетами болезни Лайма, вектором, который расширяет свой диапазон, что помогает объяснить рост заболеваемости гранулоцитарным анаплазмозом человека. Белые кровяные тельца, в частности нейтрофилы, инфицированы у резервуарных млекопитающих-хозяев в периферической крови, а также в легких, сердце, селезенке и кишечнике.Животные также служат моделями для объяснения множественных признаков заболеваний, которые могут проявляться у инфицированных людей. Необходимо понять, как эти патогены могут выживать и процветать в широком диапазоне млекопитающих-хозяев и в ряде органов внутри хозяина, а также в клещах-переносчиках. Это можно сделать с помощью новых методов анализа того, как микробы используют свои геномы во время пассажа у млекопитающих и клещей. Живое изображение может дополнительно выявить в режиме реального времени, как ассоциированные с членистоногими патогены и симбионты взаимодействуют со своими хозяевами, и указать пути нарушения этих взаимодействий посредством генетических манипуляций и мутагенеза.Молекулярный анализ показывает удивительное разнообразие и возможный генетический обмен, происходящий внутри этого микробного сообщества, что подчеркивает его способность быстро адаптироваться к новой среде.

Одна из гипотез состоит в том, что дифференциальная экспрессия микробных генов может играть роль в приспособляемости патогена к заметно различающимся средам в млекопитающем-хозяине и клещевом векторе. Экспрессия генов изучалась в клеточных линиях, которые были сосредоточены на жизненном цикле A. phagocytophilum и представляли клеща, человеческий эндотелий и человеческий гранулоцит.Экспрессия генов варьировала в зависимости от линии клеток-хозяев. Например, белок 1A внешней мембраны довольно хорошо экспрессируется в линиях клеток млекопитающих, но не в линии клеток клеща. Белок оттока через внешнюю мембрану и основной поверхностный белок 4, по-видимому, экспрессируются в клетках клещей, но не в клетках млекопитающих. Белок теплового шока в первую очередь экспрессируется в клетках млекопитающих, но в меньшей степени в клетках клеща, что, возможно, отражает более низкую температуру инкубации у клеща. Однако «домашний» ген, необходимый организму, по-видимому, одинаково экспрессируется во всех клеточных линиях, независимо от их происхождения.

Мутационный анализ — еще один метод исследования биологии патогенов и симбионтов. Примерно 40 процентов генома A. phagocytophilum не имеет известной функции, и нокаут генов может выявить функцию этих генов. Дальнейшие исследования могут быть выполнены путем сверхэкспрессии генов для получения достаточного количества образцов для биохимической и иммунологической характеристики, а также путем изучения промоторов и регуляции гена in vivo . Генетический анализ показывает, что человеческие патогены тесно связаны с симбионтами клещей, но симбионты не заражают людей или животных.

Мы обнаружили, что конструкция с одной плазмидой, кодирующая транспозазу Himar 1 и транспозон, может быть использована для мутагенизации A. phagocytophilum при введении в бактерии электропорацией. Транспозон случайным образом вставляется в геном бактерий-реципиентов по механизму «вырезать и вставить». Этот подход дает мутанты, которые затем проверяются на их способность к репликации в клетках клещей, в линии эндотелиальных клеток или в клетках HL-60 (линия промелоцитарных клеток человека, которая может быть дифференцирована в гранулоциты).В экспериментах с использованием двух отдельных мутантов A. phagocytophilum с идентифицированными сайтами встраивания генома мы охарактеризовали влияние разрушения гена на фенотип патогена. Один мутант, у которого есть вставка в ген о-метилтрансферазы, не заражает клетки клеща и даже не связывается с ними, но он хорошо растет в клетках HL-60. Второй мутант имеет вставку в большой ген, экспрессируемый только в клетках млекопитающих. Этот организм способен расти в клетках клещей, но больше не заражает клетки HL-60, хотя может инфицировать лабораторных хомяков.

Риккетсии группы пятнистой лихорадки вызывают повторное появление TBD. Заболеваемость пятнистой лихорадкой Скалистых гор, вызванной Rickettsia rickettsii , значительно увеличилась с 2000 года и географически сместилась из штатов Скалистых гор в Южно-Центральную и юго-восточную части США. Возбудители пятнистой лихорадки встречаются у широкого круга клещей, включая Dermacentor andersoni и D. variabilis (лесной клещ Скалистых гор и клещ американской собаки, соответственно), Rhipicephalus sanguineus (коричневый собачий клещ), и Amblyomma maculatum (клещ на побережье Мексиканского залива), тогда как Ixodes scapularis несет риккетсиозный симбионт, который не вызывает инфекции у животных и людей.Мы успешно создали семейство конструкций Himar 1, которые несут селектируемые и флуоресцентные маркеры для исследования этой группы патогенов. Это продемонстрировало, что риккетсии , , которые, как считалось, проникают только в среднюю кишку клеща, а затем каким-то образом перемещаются в другие органы через гемолимфу, на самом деле перемещаются из средней кишки через трахеальные воздушные трубки по всему телу клеща (Baldridge et al., 2007) .

Недавно было обнаружено, что Rickettsia felis , который передается блохами, несет плазмиды (Ogata et al., 2005). С момента этого первоначального открытия плазмиды были обнаружены у большинства риккетсий, включая R. monacensis, R. peacockii, R. massiliae, R. amblyommii, R. hoogstraalii, и R. helvetica . Плазмиды до сих пор не обнаружены у высокопатогенных видов, таких как R. rickettsii и Rickettsia prowazekii , и причины этого истинного отсутствия или отсутствия обнаружения неясны. Поскольку гены, кодируемые плазмидами, консервативны у многих видов, рабочая гипотеза состоит в том, что плазмиды играют важную роль в биологии риккетсий . Многие гены риккетсиозных плазмид родственны генам других видов риккетсиозов. Однако в плазмидах риккетсиоза есть гены, которые не встречаются у других риккетсий , но встречаются у неродственных бактерий. Эти данные позволяют предположить, что плазмиды риккетсиоза участвуют в горизонтальном переносе генов у этих видов. Геном R. peacockii, , который является ближайшим родственником вирулентного R. rickettsia , имеет плазмиду, которая кодирует кластер генов, связанных с островом гликозилирования Pseudomonas aeruginosa , которые, вероятно, участвуют в биосинтезе фосфолипидов.Хромосома R. peacockii кодирует ген, важный для биосинтеза фосфолипидов, который подвергся мутации, и возможно, что гены, кодируемые плазмидой, компенсируют эту мутацию. Плазмиды разных видов риккетсиозов несут другие гены, которые имеют лишь отдаленное родство. Например, белки parA R. peacockii и R. felis наиболее тесно связаны с белками E. coli и Pseudomonas , тогда как небольшие белки теплового шока Hsp-1 и -2 тесно выровнены. с риккетсиозной филогенетической линией.

Обнаружение разнообразных плазмид у различных видов Rickettsia позволило предположить их потенциальное использование в качестве векторов трансформации, метод, который может значительно облегчить генетический анализ и ускорить понимание патогенов. Мы разработали серию челночных векторов, начиная с рекомбинантной версии pRAM18, одной из плазмид из R. amblyommii, , несущих флуоресцентные и селектируемые маркеры. Области плазмиды, кодирующие гены parA и DnaA , которые важны для поддержания и репликации плазмиды, наряду с селектируемым и отслеживаемым флуоресцентным маркером, были субклонированы в pGEM.Впоследствии скрининг библиотеки pRAM18 дал доказательства другой плазмиды R. amblyommii , pRAM32, и участок, содержащий гены parA и DnaA , был субклонирован в pUC, другую коммерчески доступную плазмиду. Это дало семейство конструкций: исходную рекомбинантную pRAM18 большого размера, ее меньшие производные и меньшую конструкцию pRAM32. Со всеми четырьмя этими конструкциями трансформанты получали электропорацией R. monacensis , R.montanensis и R. bellii. Рекомбинантные риккетсиальные плазмиды pRAM18 поддерживали в виде плазмид в популяциях риккетсиозов, как и гораздо меньшие конструкции на основе pGEM и pUC.

В заключение Мундерлох отметил, что транспозазная система Himar 1 полезна для случайного мутагенеза и нокаута генов у облигатных внутриклеточных бактерий, но оказалась не очень эффективной. Несмотря на этот недостаток, мутагенез транспозона Himar 1 позволил изучить функцию генов у организмов, которыми традиционно было трудно манипулировать генетически.В сочетании с плазмидами, используемыми в анализах комплементации, существующие конструкции позволят исследователям продвинуться в направлении функционального геномного анализа этих бактерий. Таким образом, могут быть разработаны лекарства, нацеленные на конкретные гены, или могут быть созданы штаммы вакцин с ослабленной вирулентностью, которые будут генерировать защитный иммунный ответ, не вызывая заболевания. Инструменты, созданные для риккетсиозных организмов, могут быть полезны и для других патогенных бактерий.

ЕСТЕСТВЕННАЯ ИСТОРИЯ КЛЕЩЕЙ: ЭВОЛЮЦИЯ, АДАПТАЦИЯ И БИОЛОГИЯ

Том Г.Шван, доктор философии, магистр медицины, Лаборатория зоонозных патогенов, Национальный институт аллергии и инфекционных заболеваний,

Клещи принадлежат к типу Arthropoda и классу Arachnida . Они не насекомые. Хотя у них есть экзоскелет и суставные придатки, у них восемь ног, они не летают и не имеют головы, грудной клетки или живота. Клещи также сильно отличаются от большинства насекомых тем, что они являются важными переносчиками многих патогенов. Среди тех насекомых, которые питаются кровью, таких как комары, мошки, песчаные мухи, мухи цеце и блохи, только взрослые особи — и часто только самки — питаются кровью.Это означает, что только взрослые могут получить инфекционную кровяную муку от инфицированных животных, которые служат резервуаром для патогенов, таких как грызуны. Напротив, клещи являются обязанными питателями крови на всех этапах своего жизненного цикла, что делает их способными передавать патогены на разных этапах.

Существует три семейства клещей: Ixodidae , Argasidae и Nutalliellidae. Ixodidae насчитывает 12 родов, а Argasidae — 4. Nutalliellidae состоит из одного вида.Иксодиды — это твердые клещи, которые проходят три стадии эволюции: личинка, нимфа и взрослая особь. Аргасиды — это мягкие клещи, которые также проходят несколько стадий: личиночную, множественную нимфальную стадию и взрослую особь. В отличие от твердых клещей, у которых взрослые особи питаются только один раз, взрослые особи мягких клещей могут питаться несколько раз. Об эволюции клещей известно немного, поскольку ископаемые клещи, обнаруженные в янтаре, возраст которых 94 миллиона лет, выглядят как современные клещи (Klompen and Grimaldi, 2001).

Клещи Ixodid имеют жизненный цикл от 1 до 3 лет и, как правило, менее способны голодать и выжить без приема пищи с кровью.Напротив, Argasidae имеют расширенный жизненный цикл, для завершения которого может потребоваться много лет. Эти клещи способны голодать в течение длительного времени между приемами пищи с кровью. Ornithodoros parkeri, самки, нимфы O. tholozani, нимфы и нимфы O. moubata, нимфы могут жить от 10 до 11 лет между приемами пищи (Schwan, неопубликовано) и могут даже пережить своих позвоночных хозяев на много лет.

Клещи могут быть членистоногими с тремя, двумя или одним хозяином. У клещей с тремя хозяевами личинки питаются хозяином, отваливаются и превращаются в нимфу.Затем нимфа прикрепляется к другому хозяину, питается и отпадает, и, наконец, взрослая особь прикрепляется к третьему хозяину и кормит. В эту группу входят твердый клещ I. scapularis , переносчик болезни Лайма Borrelia . В случае клещей с двумя хозяевами некоторые личинки и нимфы питаются одним хозяином, а затем прикрепляются ко второму хозяину, чтобы достичь взрослой жизни. Клещи в Северной Америке не являются клещами с двумя хозяевами. Клещи с одним хозяином прикрепляются к хозяину как личинки, а затем питаются и созревают до взрослой стадии на том же хозяине. Rhipicephalus (Boophilus) microplus и его родственники, являющиеся клещами крупного рогатого скота, являются классическими клещами с одним хозяином. Олени, лоси и козы могут иметь большое количество клещей Dermacentor albipictus , которые также являются клещами с одним хозяином, и охотники в Северной Америке часто сталкиваются с этими клещами.

Насчитывается около 870 видов клещей. В этой группе некоторые клещи широко распространены и питаются разными типами хозяев, в то время как другие клещи очень специфичны для хозяев. Например, I. scapularis встречается на всей востоке США и питается от 50 до 70 различных хозяев, в то время как Argas monolakensis, аргасид, встречается только на островах в озере Моно, Калифорния, с высокой плотностью и кормами. только на калифорнийской чайке.Все иксодовые клещи питаются в течение длительных периодов времени, в то время как большинство аргасидов являются быстрыми кормушками, хотя личинки некоторых питаются в течение многих дней. Последнее относится к A. monolakensis , который может обескровливать чаек во время кормления.

В 1893 году было продемонстрировано, что членистоногие, питающиеся кровью, могут быть биологическими переносчиками патогенного организма (Smith and Kilborne, 1893). Клещи — эффективные переносчики, а иногда и эффективные резервуары. У некоторых видов взрослые самки могут передавать патогены своему потомству в результате трансовариальной передачи.Зараженные клещи также могут передавать организм от одной стадии развития к последующим стадиям своего жизненного цикла, что называется трансстадиальной передачей. Поскольку клещи питаются кровью на каждой стадии, живут долгое время и могут передавать патогены своему потомству или в следующем жизненном цикле, они способны поддерживать патогены в течение длительных периодов времени и прекрасно приспособлены к тому, чтобы служить резервуаром для патогенов и в качестве эффективные передатчики. Более того, все TBD в Северной Америке — это зоонозы, передаваемые от животных человеку.Однако клещ O. moubata может напрямую передавать от человека к человеку возбудитель B. duttonii, , вызывающий возвратный тиф в Восточной Африке. В Северной Америке клещей O. hermsi ведут ночной образ жизни и быстро питаются и обычно питаются людьми, спящими в зараженных клещами хижинах.

Возвратный тиф встречается в Африке, но он также встречается в западных Соединенных Штатах, где его диагноз и не регистрируются. Заболевание вызывает значительную смертность в некоторых регионах Африки, особенно среди беременных женщин.Возвратный возвратный тиф обычно не приводит к летальному исходу в Северной Америке, но риск смерти плода во время беременности увеличивается.

Пробелы в знаниях и возможности для исследований

Шван отметил, что исследования, необходимые в будущем, можно разделить на две ключевые области:

• Количество и подготовка медицинских акарологов и биологов-клещей сокращается, а ученые, которые занимаются исследованиями TBD, часто сосредотачиваются только на по вопросам, связанным с болезнью Лайма. Поддержка обучения клещевых биологов с широким кругом интересов и широким исследовательским портфелем имеет важное значение для обеспечения непрерывного прогресса по всему спектру TBD.

• Полевые исследования TBD особенно важны: анализа клещей в лаборатории с использованием таких технологий, как полимеразная цепная реакция (ПЦР), недостаточно.

ДИКАЯ ПРИРОДА И ДОМАШНИЕ ПРИБОРЫ: ИХ ВАЖНАЯ РОЛЬ В ПОДДЕРЖАНИИ И УСИЛЕНИИ ПАТОГЕНОВ И ИХ ИЗМЕНЯЮЩЕЙСЯ ДИНАМИКИ

Ховард Гинзберг, доктор философии, Геологическая служба США и Университет Род-Айленда могут оказывать влияние на хозяев 9

• Плотность клещей , которая влияет на вероятность заражения как людей, так и резервуарных хозяев для B. burgdorferi , таких как мелкие грызуны и птицы. подвергается воздействию бактерий.

• Факторы хозяина , включая разнообразие хозяев и их способность служить резервуарами для патогенов.

• Пространственные закономерности , в первую очередь, географическое распространение клещей I. scapularis , переносчиков B. burgdorferi . Это распределение может варьироваться в поле метр за метром из-за различных микропространственных факторов.

• Временные закономерности , в первую очередь продолжительность сезона, в течение которого активны клещи и их хозяева.

Плотность клещей влияет на вероятность заражения как человека, так и резервуарных хозяев патогена.Вероятность того, что хозяин подвергнется воздействию патогена, вызывающего клещевое заболевание, с учетом плотности клещей, может быть выражена как P _e = 1- (1-k _v ) ⁿ , тогда как P _e — это вероятность быть укушенным хотя бы одним инфицированным вектором, k _v — доля векторов, инфицированных патогеном, а n — количество укусов переносчиков (Ginsberg, 1993). Когда результаты наносятся на график для различных темпов заражения, это асимптотическая кривая, так что уровень инфицирования 25 процентов, который является обычным для нимфальных клещей в эндемичных районах, означает, что при 5-10 укусах клещей вероятность заражения близка к один.На Файер-Айленде, барьерном острове, который проходит параллельно южному берегу Лонг-Айленда, штат Нью-Йорк, большинство мышей кусают от 30 до 200 клещей за сезон. Если мышь укусила 100 клещей в среднем за сезон и успешное вмешательство уменьшит количество укусов до 20, все равно не будет влияния на то, будет ли мышь подвергаться воздействию патогена. Поэтому пытаться управлять болезнью Лайма, разрабатывая стратегии в естественной среде, сложно. Риск для человека, однако, ниже, потому что большинство людей укушены всего несколькими клещами в течение определенного года.Если количество укусов клещей уменьшается, то снижается вероятность контакта с возбудителем. Таким образом, управление окружающей средой для минимизации контактов человека с клещами — более простой подход, чем попытки управлять естественным циклом.

Плотность клещей зависит от ряда факторов. Например, количество основных хозяев в регионе, таких как олени, по-видимому, определяет среднее число, вокруг которого колеблется количество клещей. Однако из года в год происходят широкие колебания численности клещей.Популяции клещей в округе Вестчестер к северу от Нью-Йорка, на острове Пруденс в заливе Наррагансетт и на Файер-Айленде у Лонг-Айленда имеют аналогичные годовые колебания, что позволяет предположить, что все, что контролирует эти колебания, происходит в региональном масштабе (Ginsberg et al., 1998). Однако одна погода, очевидно, не объясняет заболеваемость болезнью Лайма, поскольку корреляция с погодными факторами дает разные результаты (McCabe and Bunnell, 2004; Ostfeld et al., 2006). Взаимосвязь между клещами и погодой сложна и требует изучения условий в листовой подстилке, где обитают клещи, а не просто измерения погоды со станции аэропорта.Кроме того, время, которое клещ проводит при температуре ниже определенного уровня, влияет как на его выживаемость, так и на активность (Rodgers et al., 2007).

То, как клещи взаимодействуют с хозяевами, может влиять на количество клещей, которые приобретают патоген от инфицированных животных-хозяев, включая долю инфицированных хозяев, резервуарную способность различных видов хозяев и распределение личинок и нимфальных клещей на эти хозяева. Хозяева, особенно млекопитающие и птицы, значительно различаются по своей компетенции в отношении резервуаров.Некоторые домашние животные, например собаки, являются подходящими резервуарами для болезни Лайма. Однако домашние животные, вероятно, не играют большой роли в цикле передачи болезни Лайма, потому что они проводят в лесу гораздо меньше времени, чем дикие животные. Есть исключения: например, на острове Монхеган, штат Мэн, Норвегия крысы являются инвазивными видами, которые являются компетентными резервуарами и дичают (Smith et al., 1993). Кроме того, компетентность хозяев может значительно различаться в лабораторных и полевых исследованиях ().В лаборатории исследователи изучают компетентность резервуаров, помещая инфицированных клещей на животных-хозяев или вводя животным инъекцию B. burgdorferi . Через неделю или две исследователи поместили неинфицированных личинок клещей на инфицированных животных и определили, какой процент личинок приобретает бактерии. В полевых же исследованиях, напротив, исследователи помещают неинфицированных личинок на диких животных и определяют, сколько из них заразилось. Результаты могут отличаться в зависимости от лаборатории и области по причинам, которые не совсем понятны.Например, когда малиновки были инфицированы в лаборатории, они оказались весьма компетентными резервуарами для B. burgdorferi , причем 82–92% личинок клещей приобрели возбудитель. Напротив, когда неинфицированные личинки клещей были помещены на малиновку с поля, только 16 процентов личинок заразились бактериями (Richter et al., 2000; Ginsberg et al., 2005).

ТАБЛИЦА 4-1

Компетенция отдельных видов позвоночных в резервуаре для Borrelia burgdorferi (с использованием Xenodiagnostic Ixodes Scapularis Larvae).

Уровень резервуара B. burgdorferi также может варьироваться в зависимости от географического района в зависимости от разнообразия доступных хозяев. Некоторые из этих видов-хозяев являются подходящими резервуарами, а другие — нет. На Файер-Айленде неинфицированные личинки I. scapularis питаются различными видами-хозяевами — некоторые из них являются хорошими резервуарами, а некоторые нет, — причем главными резервуарами являются мелкие грызуны. Однако сообщество хозяев не очень разнообразно, поэтому заражается большой процент нимф клещей.В более экологически разнообразном сообществе разнообразие хозяев для B. burgdorferi ослабляет влияние грызунов как хозяев (LoGiudice et al., 2003). Это, в свою очередь, влияет на вероятность заражения людей болезнью Лайма, хотя эффект носит комплексный характер. Например, разбавление работает на северо-востоке, потому что мелкие грызуны, основные хозяева для B. burgdorferi , являются очень хорошими резервуарами. На юге ящерицы, основные хозяева для Ixodes scapularis , не являются хорошими резервуарами, поэтому расширение разнообразия хозяев в этом регионе может фактически увеличить заболеваемость болезнью Лайма.

Разнообразие векторов также может влиять на вероятность заболеваний человека. В начале 1980-х на Файер-Айленде наиболее распространенными видами клещей были американский собачий клещ и черноногий клещ. В конце 80-х и 90-х годов прошлого века клещ-одиночка, A. americanum , стал более многочисленным, а патогены E. chaffeensis , E. ewingii и R. amblyommii стали представлять риск заболеваний человека. (Mixson et al., 2006).

Пространственные закономерности включают географическое распределение компетентных хозяев и переносчиков.Для I. scapularis характерно распространение на севере и большей части юга Соединенных Штатов, но случаи болезни Лайма, о которых сообщается в Центры по контролю и профилактике заболеваний (CDC), происходят преимущественно в северных штатах. Таким образом, плотность клещей сама по себе не определяет эти показатели. Одним из факторов, который может быть важным, является компетентность принимающей стороны. Как отмечалось выше, млекопитающие, обитающие на севере, являются весьма компетентными резервуарами для B. burgdorferi , тогда как на юге многочисленные ящерицы не являются хорошими резервуарами.Вторым пространственным фактором может быть генетическое распределение клещей. Например, одна генетическая линия клещей I. scapularis встречается как на севере, так и на юге Соединенных Штатов, но множество других линий встречается на юге, но не на севере (Beati, неопубликовано). Неизвестно, различаются ли генетические линии по предпочтениям хозяина и компетенции переносчиков.

На временные закономерности также могут повлиять географические тенденции. Например, на Северо-Востоке взрослые особи I. scapularis откладывают яйца, а неинфицированные личинки вылупляются в середине лета и питаются инфицированными хозяевами.Зараженные нимфы появляются следующей весной и питаются кровью, а осенью вырастают взрослыми особями. Это означает, что нимфы и личинки, присутствующие в каждом конкретном году, представляют разные популяции. Нимфы заражают хозяев бактериями B. burgdorferi , которые личинки приобретают, питаясь этими же хозяевами, несколько позже в течение сезона; цикл передачи очень эффективен. Если бы сезонные циклы личинок и нимф перекрывались еще больше, передача могла бы быть менее эффективной. Если нимфы появляются значительно раньше в течение сезона, а личинки — значительно позже, животные-хозяева могут потерять свою инфекционность в течение промежуточного периода.Поэтому понимание временной взаимосвязи между этими стадиями имеет решающее значение для понимания того, почему болезнь Лайма распространена в одних регионах, а в других — нет. Например, понимание того, как более продолжительный вегетационный период влияет на активный период различных стадий клеща, может помочь понять, как изменение климата может повлиять на болезни человека.

В ходе многолабораторного исследования географических закономерностей собираются стандартизованные образцы сообществ хозяев и распределения клещей на хозяевах в четырех регионах страны, чтобы определить, какие генетические группы присутствуют и коррелируют ли они с экологическими факторами.Проверка гипотез и экологическое моделирование могут помочь определить, почему болезнь Лайма приводит к тому, что в одних районах заражено много клещей, а в других — мало. Результаты могут пролить свет на то, как распространение болезни Лайма может измениться в будущем.

Как обсуждалось ранее в отчете, есть изменения динамики, которые повлияют на человеческие заболевания. Например, распространение клещей распространяется вверх по долине Гудзона в Нью-Йорке, на север Нью-Джерси, вниз на юго-восток и в Иллинойс, и моделирование предполагает, что клещи распространятся и дальше в Канаду.Расширение распространения клещей само по себе не обязательно означает увеличение числа заболеваний человека, но это важный фактор. Еще одним фактором может быть расширение распределения хостов. Например, если ящерицы распространятся на север, заболеваемость болезнью Лайма может снизиться. Точно так же интродуцированные виды могут влиять на передачу болезней, если они являются компетентными хозяевами. Наконец, изменение сезона активности клещей в результате более продолжительного вегетационного периода может повлиять на динамику передачи.

Пробелы в знаниях и возможности для исследований

Гинзберг отметил следующие ключевые области будущей работы:

• Влияние физических факторов на распространение и численность клещей.

• Влияние изменения климата на распространение клещевых патогенов среди позвоночных-хозяев.

• Факторы, влияющие на инфекционность этих хозяев в полевых условиях по сравнению с лабораторными.

• Влияние продолжительности активного сезона на фенологию клещей или события жизненного цикла.

• Географические закономерности в генетической структуре популяций клещей.

• Эффективное нацеливание и интеграция методов борьбы с воздействием клещей на человека.Например, планировщики землепользования и ландшафтные архитекторы могут спроектировать сообщества и застройки, чтобы уменьшить воздействие клещей на человека, даже если они относительно многочисленны. Такой подход потребует относительно скромных вложений.

ОБСУЖДЕНИЕ

Кинг задал вопрос комиссии о том, какую роль феромоны могут играть в клещевых заболеваниях. Мундерлох отметил, что разные виды клещей производят разные типы феромонов для агрегации и стимуляции спаривания.Кроме того, состав слюны у I. scapularis и D. variabilis сильно различается. Гормоны агрегации играют основную роль у некоторых клещей, таких как D. variabilis , но играют меньшую роль у I. scapularis . Было бы сложно из-за расхождения отметок делать обобщения. Гинзберг отметил, что в настоящее время ведутся активные исследования по использованию феромонов для улучшения методов борьбы с клещами за счет привлечения клещей к пестицидам, но в продаже ничего нет.

Шутце спросил, могут ли морозы, продолжающиеся более 3 дней, повлиять на количество клещей и, следовательно, на количество клещевых болезней в этом сезоне. Гинзберг отметил, что лабораторные исследования показывают, что температура должна быть значительно ниже точки замерзания, прежде чем это подействует. Однако в полевых условиях это может быть не так, поскольку клещи приспособились находить места в почве и под поверхностью, обеспечивающие определенную защиту. Мундерло далее отметил, что глубокий снежный покров является защитным, потому что прямо под снежным покровом в некоторых областях температура едва ниже нуля.

Похоже, что новые инфекционные заболевания со временем имеют траекторию, в которой частота случаев увеличивается, а затем выходит на плато. Основываясь на этом наблюдении, один участник спросил через динамику патогена, клеща или хозяина, какой предел будет для болезни Лайма на северо-востоке. Гинзберг отметил, что делать какие-либо прогнозы будет сложно, потому что болезнь Лайма все еще распространяется в новые области, и возросшая отчетность отражает этот факт. Участник также спросил, существует ли какой-либо долгосрочный ряд показателей инфицирования хозяев и клещей в нескольких местах.Гинзберг отметил, что показатели заражения значительно различаются. На Файер-Айленде уровень заражения может колебаться от 4,5% до более 30% из года в год. Хотя это предварительные наблюдения, он отметил, что колебания могут быть связаны с популяциями хозяев коллектора.

Уокер спросил, влияет ли распространенность возбудителя у клещей на вирулентность патогена. Например, это может быть случай с D. variabilis , несущими R.rickettsii и A. cajennense в Южной Америке, которые являются переносчиками R. rickettsii в районах, где эти заболевания распространены, но число клещей относительно невелико. Шван отметил, что этот вопрос недостаточно изучен. Возвратные спирохеты могут быть губительны для клещей, если клещи проглатывают значительное количество спирохет, но это неофициальная информация. Более высокая температура окружающей среды увеличила смертность клещей D. andersoni и при заражении R.rickettsii (Niebylski, Peacock, 1999).

Другой участник спросил, адаптируется ли хозяин со временем, чтобы стать некомпетентным резервуаром, когда адаптируется его иммунный ответ. Например, в недавно эндемичной зоне тот же вид может быть хорошим резервуаром, потому что у него не развился иммунный ответ такого типа. Гинзберг отметил, что это может происходить в природе, а также могут быть различия в течение жизненного цикла хозяев, так что молодые особи обладают иной способностью к резервуару, чем взрослые.Участник также задал вопрос, является ли одна из причин отсутствия совпадения распределения зарегистрированных случаев болезни Лайма и распространения черноногого клеща результатом занижения данных. Гинзберг отметил, что это могло быть одним из объяснений, но использование методов маркировки для сбора клещей дало результаты, сопоставимые с результатами CDC в отношении случаев заболевания людей.

СРАВНИТЕЛЬНАЯ МЕДИЦИНСКАЯ ЗНАЧИМОСТЬ ЕДИНОГО ЗДОРОВЬЯ ПОДХОДА К ВОЗНИКАЮЩИМ ЗАБОЛЕВАНИЯМ КЛЕЩИ

Эдвард Б.Брейчвердт, DVM, Колледж ветеринарной медицины, Университет штата Северная Каролина

Подход «Единое здоровье» признает необходимость совместной работы ветеринаров, специалистов по здоровью человека и ученых-экологов, учитывая динамическое взаимодействие между людьми, животными и окружающей средой. . Этот подход становится все более важным в отношении зоонозных болезней, таких как TBD, для которых животные являются резервуарами. Многочисленные обмены знаниями, например использование животных в качестве дозорных для болезней человека, показывают важность концепции «Единое здоровье» для понимания ТБД.Использование этого подхода, вероятно, приведет к прогрессу в области здравоохранения в 21 веке «за счет ускорения открытий биомедицинских исследований, повышения эффективности общественного здравоохранения, быстрого расширения базы научных знаний и улучшения медицинского образования и клинической помощи» (http: // www. onehealthinitiative.com/mission.php).

Животные, особенно собаки, из-за их непосредственной близости к людям и того факта, что они часто проявляются схожими признаками клещевой болезни, часто являются стражами TBD у людей (Elchos and Goddard, 2003).Например, симптомы у собак, инфицированных естественным путем или в лаборатории R. rickettsii , почти идентичны симптомам людей с пятнистой лихорадкой Скалистых гор. В контексте одного лекарства и ветеринария, и медицина для человека могут дать ключевое представление о TBD. В исследовании 2003 года собака из фермерской семьи умерла, несмотря на лечение антибиотиками, после позднего диагноза эрлихиоза. Две недели спустя у 46-летнего владельца фермы поднялась температура, заболела голова, рвота и боли в спине.Поскольку распознать клещевое заболевание у людей сложно, ее семейный врач диагностировал растяжение мышц и острый цистит. Женщина получила два препарата, в том числе сульфаниламиды, которые противопоказаны для лечения риккетсиозов. Через 3 дня она умерла от васкулита. Центр контроля заболеваний установил, что у нее была пятнистая лихорадка Скалистых гор. Через неделю у второй собаки в семье развилось лихорадочное заболевание, и ей быстро назначили доксициклин. Диагноз пятнистой лихорадки Скалистых гор был поставлен на основании сероконверсии до R.rickettsia , что подтверждено CDC (Elchos and Goddard, 2003).

Во втором тематическом исследовании вспышка пятнистой лихорадки Скалистых гор в Бронксе, штат Нью-Йорк, в 1987 году, скорее всего, произошла после того, как самка клеща была унесена собакой, которая отправилась в эндемичный район (Salgo et al. , 1988). Клещ, несущий R. rickettsii , предположительно передал возбудитель трансовариально следующему поколению детских клещей, что привело к вспышке заболевания человека. Сегодня, благодаря усовершенствованным акарицидным продуктам, которые являются более безопасными и эффективными, и усилиями ветеринаров по обучению клещевым болезням, вероятность возникновения городской вспышки намного меньше.

Достижения в области эпиднадзора и диагностики в ветеринарии продолжают использоваться для лечения клещевых болезней человека, и наоборот. Ветеринары обычно используют экспресс-тест на месте, чтобы определить, подвергались ли собаки воздействию Ehrlichia sp. , Borrelia burgdorferi (болезнь Лайма) , или A. phagocytophilum; результатов этого тестирования помогли пролить свет на то, где могут возникать заболевания человека, вызываемые этими патогенами. Наблюдение за E.canis , E. chaffeensis и Антитела E. ewingii у собак помогли выявить высокую распространенность коричневых собачьих клещей, инфицированных и передающих передачу E. canis в Аризоне (). Наблюдение обнаружило кластер Ehrlichia у собак в Миннесоте и Висконсине, что имело смысл после того, как CDC недавно обнаружил Ehrlichia muris -подобную инфекцию у людей с ослабленным иммунитетом в этом регионе. Более того, высокочувствительные молекулярные тесты на клещевые организмы помогли определить важность коинфекции и прояснили патогенез и патофизиологию TBD.ПЦР-анализ образцов периферической крови был полезен для диагностики Ehrlichia у собак и людей. Недавнее сообщение о E. chaffeensis у лемуров было подтверждено методом ПЦР (Williams et al., 2002).

РИСУНОК 4-1

Национальные данные о распространенности антител к Ehrlichia у собак. ИСТОЧНИК: Перепечатано из Veterinary Parasitology, 139, Bowman et al., Успешные или текущие программы ликвидации паразитов, 138–148, Copyright 2009, с разрешения Elsevier.(подробнее …)

Подобные выводы из естественных инфекций у животных улучшили понимание болезней человека, вызываемых другими возбудителями, передающимися клещами. Например, A. phagocytophilum может вызывать заболевания у кошек, собак, лошадей и людей в одном и том же географическом районе, причем тромбоцитопения (низкое количество тромбоцитов) является наиболее устойчивым отклонением, выявленным лабораторными тестами у разных видов. Коинфекция B. burgdorferi является обычным явлением, поскольку один и тот же клещ является переносчиком обоих организмов.Имеются некоторые экспериментальные доказательства хронической инфекции A. phagocytophilum у собак (Scorpio et al., 2010), и это открытие предполагает необходимость изучения болезней человека, вызванных этим патогеном. Примечательно, что открытие человеческого анаплазмоза произошло спустя десятилетия после того, как ветеринары Калифорнийского университета определили возбудителя, который затем был описан как Ehrlichia. equi в середине 1960-х годов. Экспериментально E. equi был передан кошкам, собакам и нечеловеческим приматам, чтобы проверить, насколько патогенен этот организм в разных линиях видов.На основании этих результатов вид Ehrlichia впоследствии был связан с гранулоцитарным эрлихиозом человека (Bakken et al., 1994). Этот человеческий патоген был секвенирован, и было установлено, что он филогенетически тесно связан с E. equi , о котором сообщалось несколько десятилетий назад (Chen et al., 1994). Последующие филогенетические исследования привели к реклассификации E. equi в род Anaplasma , таксономической унификации этого агента с возбудителем болезней человека и видообразованию A.phagocytophilum (Dumler et al., 2001).

Подчеркнув необходимость подхода «Единое здоровье», вскоре после открытия гранулоцитарного анаплазмоза человека исследователи с помощью секвенирования ДНК обнаружили, что собаки и лошади с нейтрофильной морулой в Швеции были инфицированы генетически идентичным сегментом из примерно 1400 пар оснований 16S. Ген рРНК патогена Ehrlichia , описанный Ченом (Johansson et al., 1995). Эти результаты подчеркивают необходимость подхода «Единое здоровье».В результате обмена информацией между дисциплинами, видами и континентами гранулоцитарный анаплазмоз впоследствии был подтвержден у кошек и собак на северо-востоке США, а анаплазмоз человека был зарегистрирован в Швеции, Германии, Австрии и многих других странах Европы и Азии.

Другая возможность, которую ветеринарные исследования могут использовать для понимания болезней человека, — это использование собак как естественной модели болезни. Например, в недавнем исследовании цельная кровь и сыворотка были собраны у 731 собаки из одной ветеринарной больницы в Бакстере, штат Миннесота.Клиническое заболевание и положительный результат ПЦР-теста на A. phagocytophilum были более вероятны у собак, ранее инфицированных B. burgdorferi. Серотипность A. phagocytophilum и B. burgdorferi у собак в этом регионе была очень высокой (55 процентов, или 405 из 731 протестированной собаки) (Beall et al., 2008). Что касается обоих этих патогенов, то вероятность того, что собака будет здоровой после контакта с этими организмами и инфицирования ими, будет столь же велика, чем проявление болезни.Однако, если у этих собак были антитела как к A. phagocytophilum , так и к B. burgdorferi , то статистически животные были клинически больными. Более того, диагностическая документация ДНК A. phagocytophilum в крови была связана с заболеванием. Существует высокая корреляция между воздействием клещей, переносящих A. phagocytophilum и B. burgdorferi , и вероятностью заражения человека клещами в той же среде.Поскольку ветеринары регулярно проводят скрининг на антитела к этим организмам, они могут информировать клиента о риске TBD у их домашних животных и членов семьи.

Bartonella является альфа-протеобактериями и филогенетически связана с другими клещевыми патогенами из родов Anaplasma, Ehrlichia, и Rickettsia. Это может быть самый важный род бактерий, заражающих как людей, так и животных, который ученые могут изучить в следующем десятилетии. Эти организмы могут быть интраэритроцитами как у людей, так и у грызунов и кошек.К сожалению, в отличие от клещевых организмов, которые обладают тропизмом только к нейтрофилам ( A. phagocytophilum или Ehrlichia ewingii ) или макрофагам ( E. canis или E. chaffeensis , или в первую очередь Bartonella ), бактерии кажутся для проникновения в эритроциты, эндотелиальные клетки и клетки микроглии, а также в клетки-предшественники CD34 в костном мозге. В настоящее время только косвенные доказательства подтверждают передачу клещами Bartonella. Точно так же Bartonella подчеркивает необходимость исследования One Health, поскольку вши, блохи, москиты и, возможно, клещи могут передавать патогены этого рода бактерий (Angelakis et al., 2010; Дитрих и др., 2010). Кроме того, люди могут заразиться через укусы животных, царапины, прививку иглой и, возможно, внутриутробную передачу (Breitschwerdt et al., 2010; Oliveira et al., 2010). Серые белки, суслики и сурки также могут служить резервуарами для Bartonella — скорее всего, различных видов бактерий. Между тем спектр хронических заболеваний человека, связанных с этим видом, расширяется (Breitschwerdt et al., 2008, 2010a; Sykes et al., 2010).

Собаки и люди с бартонеллезом имеют сходные клинические проявления, включая эндокардит с отрицательным посевом (эндокардит без этиологии), пелиоз гепатита, бациллярный ангиоматоз, миокардит, артрит, энцефалит, иммуноопосредованную тромбоцитопению и иммуно-опосредованную гемолитическую анемию ., 2009; Breitschwerdt et al., 2010a). Гепатический пелиоз и бациллярный ангиоматоз встречаются у ВИЧ-инфицированных и собак, иммуносупрессивных из-за химиотерапии рака или иммунодепрессивной лекарственной терапии (Yager et al., 2010). Кроме того, 32 процента людей, имевших обширный контакт с членистоногими и животными, инфицированы овцами Bartonella , белкой Bartonella , собакой Bartonella или кошкой Bartonella. Лица, не участвующие в таком контакте, не обнаруживают инфекции, о которой сообщалось с помощью ПЦР-анализа (Maggii et al., 2010).

Вместе Брайтшвердт отметил, что эти результаты для TBD подчеркивают, что сотрудничество между практикующими ветеринарными специалистами и специалистами в области медицины, наряду с частично совпадающими системами надзора, будет очень полезно как для людей, так и для животных.Кроме того, крайне необходимо понять роль трансмиссивных организмов как причины хронических заболеваний животных и людей. Наконец, просвещение населения играет важную роль в предотвращении заболеваний и смерти от острых инфекционных заболеваний TBD, таких как анаплазмоз, эрлихиоз и пятнистая лихорадка Скалистых гор.

ВАРИАНТ

Джеймс Х. Оливер младший, доктор философии, Институт артроподологии и паразитологии Южного университета Джорджии

Сегодня, B.Комплекс burgdorferi sensu lato включает 18 названных и 1 еще не названный вид спирохет. Некоторые из этих подвидов являются известными патогенами человека. В Европе B. afzelii и B. garinii являются одними из наиболее важных геновидов, вызывающих болезни человека. В США B. burgdorferi sensu stricto считались единственным возбудителем боррелиоза Лайма до недавнего времени, когда у людей были обнаружены B. bissettii -подобных спирохет. Большая часть того, что известно о B.burgdorferi был зарегистрирован в штатах северо-восток и средний запад. Для юго-востока Соединенных Штатов проведено меньше исследований. Чтобы начать исследование различий на юго-востоке США, был предложен ряд рабочих гипотез боррелиоза:

• Существует большее генетическое разнообразие среди B. burgdorferi s.l. на юго-востоке США.

• Инфекционность и патогенность южных штаммов Borrelia различаются сильнее, чем у северо-восточных штаммов.

• Несколько «популяций» переносчика I. scapularis распространены в восточной и центральной частях США. Поведение клещей, жизненные циклы и заболеваемость боррелиями варьируются среди популяций и определяются климатом, местной растительностью, подходящими резервуарами или хозяевами, а также генетическим профилем штаммов Borrelia .

• В основном не кусающие человека I. minor и I. affinis часто инфицированы B.burgdorferi s.l. и служат энзоотическими векторами Borrelia .

• Взрослые I. scapularis кусают людей на юго-востоке США, но нимфы редко.

• Среди позвоночных-хозяев клещей на юго-востоке США существует более широкое разнообразие, особенно рептилии, что, вероятно, снижает частоту встречаемости B. burgdorferi в I. scapularis.

• Птицы — основное средство передвижения клещей на большие расстояния и Borrelia .

• Недавние данные свидетельствуют о том, что одной из ключевых детерминант ассоциации спирохет и хозяина является система комплемента хозяина.

18 признанных геновидов комплекса B. burgdorferi sensu lato перечислены в. Некоторые обсуждают, встречается ли B. burgdorferi в южных штатах. Доказательства у птиц и животных нескольких подвидов обнаружили Borrelia в этой области, включая Джорджию, Флориду, Южную Каролину и Миссури.Эти подвиды включают B. americana, B. carolinensis и B. bissettii . Кроме того, изолированные гены из европейских генотипов Borrelia были обнаружены в образцах от птиц и животных (Оливер, неопубликовано). При анализе 112 субкультур из более чем 300 изолятов в этих четырех штатах было обнаружено 52 штамма B. burgdorferi . Из этих 52 штаммов 15 идентичны штамму типа B31, обнаруженному на северо-востоке, а 37 идентичны другим штаммам B.burgdorferi sensu stricto, в том числе из Калифорнии и Европы (Oliver, неопубликовано). Эти данные были основаны на двух геномных локусах, межгенном спейсере 5S – 23S и рДНК 16S.

ТАБЛИЦА 4-2

Семнадцать признанных геновидов Borrelia burgdorferi Sensu Lato Complex.

Анализ шести геномных локусов из штаммов B. burgdorferi у нимфальных I. minor клещей, обнаруженных на одном крапивнике Carolina в Южной Каролине, подчеркивает большое разнообразие этих штаммов.У нимфальных клещей на каролинском крапивнике были описаны две разные генетические группы B. americana . Путем объединения данных по многочисленным личинкам I. minor у одной и той же птицы были выделены два других новых подвида Borrelia (Оливер, неопубликовано). Тот факт, что птицы являются эффективными переносчиками штаммов Borrelia на большие географические расстояния, обещает сделать эти штаммы более широко распространенными. Ареал одних только крапивников Каролины охватывает почти половину Соединенных Штатов ().

РИСУНОК 4-2

Птицы являются эффективными переносчиками штаммов Borrelia на большие географические расстояния. Например, только ареал крапивника Каролины охватывает почти половину Соединенных Штатов. ИСТОЧНИК: Изображение любезно предоставлено Кеном Томасом, www.kenthomas.us.

Среди клещей, которые служат переносчиками B. burgdorferi , и среди их животных-хозяев наблюдается значительное генетическое разнообразие. Например, мы выделили 53 штамма Borrelia в I.scapularis , 43 в I. dentatus , 27 штаммов в I. affinis и 27 штаммов в I. minor. Кроме того, штаммы Borrelia были культивированы от трех первичных грызунов, которые служат резервуарами Borrelia на юге: Peromyscus gossypinus , хлопковая мышь, имела 70 штаммов; Sigmodon hispidus , хлопковая крыса имела 26 линий; и Neotoma floridana , восточная древесная крыса, имела 35 линий (Oliver, неопубликовано).

Существует также значительное генетическое разнообразие среди подвидов Borrelia , заражающих этих птиц и животных-хозяев.Например, изучая изолятов Borrelia от пяти животных в Южной Каролине и Джорджии, включая хлопковую крысу, двух хлопковых мышей, древесную крысу и пушистый дятел, исследователи обнаружили как американские, так и европейские штаммы, в том числе sensu stricto, B. carolinensis, и B. garinii . При исследовании изолятов Borrelia у 16 ​​птиц с острова Святой Екатерины, небольшого острова к югу от Саванны, некоторые птицы несли только один геновид, а другие — три (Оливер, неопубликовано).

Все эти данные противоречат недавней догме о том, что Borrelia не встречается на юге США. Фактически, штамма Borrelia распространяются по всему региону. Остается вопрос, вызывают ли эти штаммы болезни человека.

Таким образом, Оливер отметил, что более 300 B. burgdorferi sensu lato были изолированы в Джорджии, Флориде, Южной Каролине и Миссури. Наибольшее количество изолятов — B. burgdorferi , за которыми следуют B.bissettii из Джорджии, Южной Каролины и Флориды, а затем B. andersonii из Миссури, с B. carolinensis и B. americana , недавно описанными из Джорджии и Южной Каролины. Большинство изолятов имеют один геновид, но 25 культур содержат более одного геновида. Изоляты из трех участков в Джорджии и двух в Южной Каролине содержат гены как минимум двух европейских геновидов: B. garinii, и B. afzelii. I. scapularis, I.affinis, и I. minor являются наиболее распространенными переносчиками B. burgdorferi sensu lato в Джорджии, Флориде и Южной Каролине.

Основываясь на этих выводах и других исследованиях, Оливер сформулировал ряд гипотез для будущих исследований:

• Инфекционность и патогенность штаммов Borrelia больше в южных штатах, чем в северо-восточных штатах.

• Поведение и жизненный цикл клещей, а также заболеваемость боррелиями различаются среди популяций клещей в зависимости от климата, сезонности, местной растительности, подходящих резервуарных хозяев и генетического профиля штаммов Borrelia .

• I. minor и I. affinis часто инфицированы B. burgdorferi . Хотя эти клещи редко кусают людей, они служат энзоотическими переносчиками Borrelia . То есть они поддерживают популяций Borrelia в окружающей среде. I. dentatus, , также являющийся распространенным переносчиком B. andersonii , кусает людей нечасто.

• В отличие от северо-востока, нимфы I. scapularis редко кусают людей на юге США.Однако, вопреки поверью, взрослые особи I. scapularis действительно кусают людей на юге.

• Юго-восток Соединенных Штатов имеет более широкое разнообразие позвоночных-хозяев, особенно рептилий, чем северо-восток Соединенных Штатов, что может снизить риск воздействия на человека.

• Разнообразие Borrelia , ассоциированных с грызунами, намного ниже, чем у птиц.

• Генетически различные штаммы Borrelia часто встречаются в пределах одного и того же индивидуального клеща или позвоночного-хозяина.Другие исследователи показали, что Borrelia имеет систему рекомбинации, необходимую для горизонтального генетического обмена.

ОБСУЖДЕНИЕ

Один участник усомнился в точности карт распределения клещей, поскольку во многих округах нет энтомолога. Оливер отметил, что карты распределения неполны, потому что сбор образцов является добровольным и зависит от добровольцев, которые отправляют образцы. Другой участник спросил, что делать человеку, учитывая, что информация о распределении клещей неполна.Оливер отметил, что необходимо провести идентификацию клещей. Он сказал, что большинство клещей не передают Borrelia , и даже если это вид, уровень заражения низкий. Другой участник отметил, что клещи-одиночки A. americanum не являются переносчиками B. burgdorferi , но могут переносить B. lonestari , которые могут вызывать южную клещевую сыпь (STARI). Оливер отметил, что STARI — недостаточно изученная область в области борьбы с клещевыми заболеваниями. Он обнаружил спирохеты при освещении темного поля, но не смог их культивировать.

Другой участник отметил, что в Колумбии, штат Мэриленд, один из самых высоких показателей заболеваемости болезнью Лайма в штате. Он спросил участников группы, что сообщества могут сделать, чтобы вмешаться в жизненный цикл клещей, например, установить станции кормления оленей. Гинзберг отметил, что в высокоэндемичных районах, как правило, существует потребность в комплексном подходе, адаптированном к конкретным экологическим условиям в этом районе. Станции кормления с балдахином были изучены в широком диапазоне сред и обладают средней эффективностью в борьбе с нимфальными клещами; однако они не будут выполнять полную профилактическую работу.Необходимо интегрировать различные методы управления, включая образование и экологический контроль.

ЗАКЛЮЧИТЕЛЬНЫЕ МЫСЛИ О ВОЗНИКАЮЩИХ ИНФЕКЦИЯХ, БИОЛОГИИ ТИКА И ВЗАИМОДЕЙСТВИИ ХОЗЯИН-ВЕКТОР

Лонни Кинг, DVM, MS, MA, Колледж ветеринарной медицины, Университет штата Огайо

Потому что многие TBD являются экспертами по зоонозам, животным и людям срочно необходимо сотрудничать и разработать интегрированную систему наблюдения, которая включает домашних животных, диких животных, клещей и людей.Более широкий и эффективный надзор мог бы позволить животным служить в качестве дозорных и суррогатов для человеческого риска и подверженности TBD. В самом деле, без надежных систем диагностики и эпиднадзора, информация о TBD, вероятно, останется заниженной, а истинная частота и бремя этих инфекций будут недооценены.

Фактически, наблюдения, проведенные во Флориде, Джорджии, Миссури и Южной Каролине, показывают, что текущая карта распространения B. burgdorferi может быть неполной.Исследования распространения, хозяина и разнообразия изолятов B. burgdorferi на юго-востоке также предполагают, что риск для человека в этом регионе может быть недооценен, а эпидемиология определенно плохо изучена. Влияние региональных различий в популяциях клещей, хозяевах, средах обитания и патогенных микроорганизмах на болезни человека и генетически различных субпопуляций этих патогенов заслуживает дальнейшего изучения.

Хотя ученые знают, что клещи заражаются множеством микробов и патогенов, необходимы дальнейшие исследования, чтобы понять роль и деятельность этих микробов и их взаимосвязь.