A new serovar and a new serological variant belonging to Salmonella enterica subspecies diarizonae

Description of a new serovar (S. IIIb 16:k:e,n,x,z15) and a new serological variant (S. IIIb 42:z10:e,n,x,z15:z60 ) belonging to the genus Salmonella isolated from stool specimens of Brazilian snakes (Crotalus durissus).

Salmonella enterica– Mechanisms of fluoroquinolone and macrolide resistance

Salmonella enterica – Fluorokinoloni- ja makrolidiresistenssimekanisimit Vakavia salmonellainfektioita on pitkään hoidettu fluorokinoloniantibiooteilla, kuten siprofloksasiinilla. Fluorokinolonien runsas käyttö niin ihmisillä kuin eläimilläkin on kuitenkin johtanut fluorokinoloniresistenttien salmonellakantojen lisääntymiseen. Vuoteen 2002 asti kaikki matalan tason fluorokinoloniresistenssiä ilmentävät salmonellakannat olivat resistenttejä nalidiksiinihapolle, joka on vanha ensimmäisen polven kinoloniantibiootti jota ei enää käytetä infektioiden hoidossa. Vuonna 2003 havaitsimme aivan uudentyyppisen resistenssifenotyypin salmonelloissa. Kaikki uuden fenotyypin kannat osoittivat matalaa fluorokinoloniresistenssiä (MIC ≥0.125 mg/L), mutta useat kannat olivat yllättäen aikaisempaa herkempiä nalidiksiinihapolle (MIC ≤32 mg/L). Ilmiöllä on suuri merkitys salmonellan antibioottiherkkyyksien määrittämisessä, sillä jos kanta on ollut nalidiksiinihapolle herkkä, sitä on pidetty herkkänä myös fluorokinoloneille. Väitöskirjatyössä määritettiin vuosina 2003–2007 Suomessa kerättyjen kotimaisten ja ulkomaalaisten S. enterica -kantojen fluorokinoloniresistenssiä sekä tutkittiin uuden salmonellafenotyypin epidemiologiaa ja resistenssimekanismeja. Lisäksi tutkittiin salmonellan hoidossa mahdollisesti käyttökelpoisen makrolidiantibioottijohdannaisen, atsitromysiinin tehoa salmonelloihin ja erityisesti matalaa fluorokinoloniresistenssiä ilmentäviin kantoihin. Tutkimuksessa havaittiin, että matalaa fluorokinoloniresistenssiä osoittavien salmonellakantojen määrä vähenee. Lasku oli voimakkainta Kaakkois-Aasiasta tuoduissa kannoissa. Uusi resistenssifenotyyppi on plasmidivälitteinen ja qnr-geenit olivat ainoa plasmidivälitteinen kinoloniresistenssimekanismi, joka kannoista löydettiin. Myöskään kromosomaalisten gyrA, gyrB ja parE -geenien QRDR-alueelta ei löydetty fluorokinoloniresistenssiä aiheuttavia mutaatioita. Transformaatiolla osoitettiin qnr-plasmidien olevan siirtyviä ja uusi resistenssifenotyyppi saatiin ilmennettyä myös herkässä vastaanottajakannassa. Nämä tulokset osoittavat, että vaikka S. enterican qnr-fenotyyppi on toistaiseksi levinnyt pääasiassa Kaakkois-Aasiaan, se siirtyy helposti bakteerista toiseen ja tulee todennäköisesti aiheuttamaan hoito-ongelmia myös muualla maailmassa. Uudentyyppinen qnr-fenotyyppi voi olla vaikea havaita perinteisellä herkkyysmäärityksellä. Siksi laboratorioissa tulisi aina määrittää sekä siprofloksasiiniettä nalidiksiinihappoherkkyydet. Atsitromysiinin osoitettiin olevan herkkyysmääritysten mukaan tehokas salmonelloja kohtaan mukaanlukien matala-asteista fluorokinoloniresistenssiä ilmentävät bakteerikannat.

Overexpression of Salmonella enterica serovar Typhi recA gene confers fluoroquinolone resistance in Escherichia coli DH5α

A spontaneous fluoroquinolone-resistant mutant (STM1) was isolated from its parent Salmonella enterica serovar Typhi (S. Typhi) clinical isolate. Unlike its parent isolate, this mutant has selective resistance to fluoroquinolones without any change in its sensitivity to various other antibiotics. DNA gyrase assays revealed that the fluoroquinolone resistance phenotype of the STM1 mutant did not result from alteration of the fluoroquinolone sensitivity of the DNA gyrase isolated from it. To study the mechanism of fluoroquinolone resistance, a genomic library from the STM1 mutant was constructed in Escherichia coli DH5α and two recombinant plasmids were obtained. Only one of these plasmids (STM1-A) conferred the selective fluoroquinolone resistance phenotype to E. coli DH5α. The chromosomal insert from STM1-A, digested with EcoRI and HindIII restriction endonucleases, produced two DNA fragments and these were cloned separately into pUC19 thereby generating two new plasmids, STM1-A1 and STM1-A2. Only STM1-A1 conferred the selective fluoroquinolone resistance phenotype to E. coli DH5α. Sequence and subcloning analyses of STM1-A1 showed the presence of an intact RecA open reading frame. Unlike that of the wild-type E. coli DH5α, protein analysis of a crude STM1-A1 extract showed overexpression of a 40 kDa protein. Western blotting confirmed the 40 kDa protein band to be RecA. When a RecA PCR product was cloned into pGEM-T and introduced into E. coli DH5α, the STM1-A11 subclone retained fluoroquinolone resistance. These results suggest that overexpression of RecA causes selective fluoroquinolone resistance in E. coli DH5α.

Implication des gènes de Salmonella enterica sérovar Typhi dans les différentes étapes d'infection

Mémoire numérisé par la Division de la gestion de documents et des archives de l'Université de Montréal.

Caractérisation et délétion de tous les systèmes d'adhésion connus de Salmonella enterica sérovar Typhi

Les fimbriae sont des structures protéiques extracellulaires retrouvées chez une vaste diversité de bactéries. Ces structures ont fait l’objet de nombreuses études et sont maintenant reconnus pour leur implication dans l’adhésion et l’invasion aux cellules eucaryotes, mais aussi dans la production de biofilms. Ils sont groupés selon leur voie de sécrétion. Certains utilisent une machinerie spécifique et individuelle, c’est le cas des pili de type IV, tandis que d’autres utilisent la voie de sécrétion générale suivit d’une voie spécifique telle que la voie du chaperon-placier (« Chaperon Usher Pathway ») (fimbriae CUP) ou la voie de nucléation précipitation (« nucleation precipitation pathway ») (Curli). Malgré toutes les connaissances actuelles concernant les fimbriae, très peu d’informations sont disponibles quant aux fimbriae de Salmonella enterica sérovar Typhi (S. Typhi). Ce pathogène unique à l’homme est l’agent étiologique de la fièvre typhoïde. Puisque les fimbriae sont reconnus pour être impliqués dans l’adaptation à l’hôte, nous avons décidé d’étudier davantage l’arsenal fimbriaire de S. Typhi, dans l’espoir d’identifier des facteurs de virulence uniques à S. Typhi et impliqués dans la ségrégation de l’hôte. La souche S. Typhi ISP1820 possède 14 opérons codant pour des systèmes d’adhésion, mais plusieurs contiennent des pseudogènes et leur expression n’a jamais été observée in vitro. Afin d’étudier les systèmes d’adhésion de S. Typhi, nous avons supprimé chaque opéron du génome individuellement et cumulativement à l’aide une technique de mutagénèse par échange allélique. Ainsi, nous avons testé chaque mutant individuel et la souche mutante pour tous les systèmes d’adhésion dans plusieurs essais tels que des infections de cellules épithéliales et de macrophages, de mobilité et de formation de biofilm. Nous avons aussi évalué l’expression des fimbriae lors de différentes conditions de croissance en laboratoire par RT-PCR. Tous les tests réalisés nous ont permis de découvrir que plusieurs opérons fimbriaires de S. Typhi sont opérationnels et utilisés pour différentes fonctions par la bactérie.

Identification et caractérisation de gènes chez Salmonella enterica sérovar Typhi impliqués dans l’interaction avec les macrophages humains.

Le genre bactérien Salmonella regroupe plus de 2500 sérovars, mais peu sont responsables de pathologies humaines. Salmonella enterica sérovar Typhi (S. Typhi) est reconnu pour son importance médicale à travers le globe. S. Typhi cause la fièvre typhoïde chez l’Homme, une maladie infectieuse létale caractérisée par la dissémination systémique de la bactérie vers des organes du système réticulo-endothélial. La fièvre typhoïde représente un fardeau pour la santé mondiale, notamment auprès des pays en développement où les conditions sanitaires sont désuètes. La situation se complique davantage par l’apparition de souches résistantes aux antibiotiques. De plus, les deux vaccins licenciés sont d’efficacité modérée, présentent certaines contraintes techniques et ne sont pas appropriés pour les jeunes enfants et nourrissons. La phase systémique de l’infection par Salmonella repose sur sa survie dans les macrophages du système immunitaire. Dans ce compartiment intracellulaire, la bactérie module les défenses antimicrobiennes grâce à de multiples facteurs de virulence encodés dans son génome. Les mécanismes moléculaires sollicités sont complexes et finement régulés. Malgré les progrès scientifiques réalisés précédemment, plusieurs incompréhensions persistent au sujet de l’adaptation de ce pathogène dans les macrophages de l’hôte. Pour mieux concevoir les déterminants génétiques de S. Typhi impliqués dans l’interaction avec ces cellules, une stratégie de sélection négative a été appliquée afin de vérifier systématiquement l’effet direct des gènes pendant l’infection. En premier temps, une librairie de mutants par transposon chez S. Typhi a été créée pour l’infection de macrophages humains en culture. Après 24 heures d’infection, la présence des mutants fut évaluée simultanément par analyse sur des biopuces de Salmonella. Au total, 130 gènes ont été sélectionnés pour leur contribution potentielle auprès des macrophages infectés. Ces gènes comptaient des composantes d’enveloppe bactérienne, des éléments fimbriaires, des portions du flagelle, des régulateurs, des facteurs de pathogenèse et plusieurs protéines sans fonction connue. En deuxième temps, cette collection de gènes a dirigé la création de 28 mutants de délétion définie chez S. Typhi. Les capacités d’entrée et de réplication intracellulaire de ces mutants au sein des macrophages humains ont été caractérisées. D’abord, les macrophages ont été co-infectés avec les mutants en présence de la souche sauvage, pour vérifier la compétitivité de chacun d’eux envers cette dernière. Ensuite, les mutants ont été inoculés individuellement chez les macrophages et leur infectivité fut mesurée comparativement à celle de la souche sauvage. Sommairement, 26 mutants ont présenté des défauts lorsqu’en compétition, tandis que 14 mutants se sont montrés défectueux lorsque testés seuls. Par ailleurs, 12 mutants ont exposé une déficience lors de l’infection mixte et individuelle, incluant les mutants acrA, exbDB, flhCD, fliC, gppA, mlc, pgtE, typA, waaQGP, STY1867-68, STY2346 et SPI-4. Notamment, 35 nouveaux phénotypes défectueux d’entrée ou de survie intracellulaire chez Salmonella ont été révélés par cette étude. Les données générées ici offrent plusieurs nouvelles pistes pour élucider comment S. Typhi manipule sa niche intracellulaire, menant à l’infection systémique. Les gènes décrits représentent des cibles potentielles pour atténuer la bactérie chez l’humain et pourraient contribuer au développement de meilleures souches vaccinales pour immuniser contre la fièvre typhoïde.

Caractérisation et surexpression des fimbriae de type chaperon-placier de Salmonella enterica sérovar Typhi

Salmonella enterica sérovar Typhi (S. Typhi) est l’agent responsable de la fièvre typhoïde et cause environ 200 000 morts et 27 millions de cas annuellement. C’est un pathogène entérique dont le réservoir est restreint à l’Homme. Les raisons de cette restriction d’hôte sont méconnues et pourraient dépendre de l’expression de facteurs d’adhésion à des étapes importantes au cours de la pathogenèse. L’annotation bioinformatique du génome de S. Typhi identifie 12 fimbriae de type chaperon-placier (FCP), un curli ainsi qu’un pilus de type IV. L’objectif de ce projet de recherche est d’étudier ces systèmes d’adhésion peu caractérisés. D’abord, le niveau d’expression de ces gènes a été évalué dans différentes conditions de culture in vitro en utilisant une approche de gènes rapporteurs. L’expression des 14 systèmes d’adhésion a été détectée. Nos résultats indiquent qu’une carence en fer favorise l’expression des opérons bcf et csg. Indépendamment du fer, l’expression de bcf, csg, pil, sef, sta, stc, stg et sth est influencée par la richesse nutritive du milieu. L’incubation en milieu LB liquide favorise l’expression de la plupart des systèmes d’adhésion par rapport à un milieu LB liquide sans agitation ou un milieu LB solide. En somme, l’expression des systèmes d’adhésion de S. Typhi a été observée et est influencée par des conditions environnementales. Dans un second volet, nous avons tent de surexprimer les différents systèmes d’adhésion chez une souche d’E. coli ou de S. Typhi afimbriaire. Avec cette approche, nous avons été en mesure de démontrer que l’opéron tcf encode pour un fimbria fonctionnel que l’on a pu observer en microscopie électronique. L’expression de tcf chez une souche afimbriaire d’E. coli et S. Typhi a également diminué leur capacité d’adhésion à des cellules épithéliales intestinales humaines lors d’essais in vitro. Nos observations démontrent que l’expression des systèmes d’adhésion retrouvés chez S. Typhi est influencée par les conditions enviroi9onnementales. Au moins un de ces systèmes est fonctionnel. Ceci suggère une contribution des systèmes d’adhésion retrouvés chez S. Typhi lors de l’interaction de ce pathogène avec l’humain.

Viability of Salmonella enterica subsp. enterica during the preparation and cold storage of Egyptian soft cheeses and ice-cream

Changes occurring in the viability of Salmonella enterica subsp. enterica during the preparation and cold storage of Domiati cheese, Kariesh cheese and ice-cream were examined. A significant decrease in numbers was observed after whey drainage during the manufacture of Domiati cheese, but Salmonella remained viable for 13 weeks in cheeses prepared from milks with between 60 and 100 g/L NaCl; the viability declined in Domiati cheese made from highly salted milk during the later stages of storage. The method of coagulation used in the preparation of Kariesh cheese affected the survival time of the pathogen, and it varied from 2 to 3 weeks in cheeses made with a slow-acid coagulation method to 4-5 weeks for an acid-rennet coagulation method. This difference was attributed to the higher salt-in-moisture levels and lower pH values of Kariesh cheese prepared by the slow-acid coagulation method. A slight decrease in the numbers of Salmonella resulted from ageing ice-cream mix for 24 h at 0degreesC, but a greater reduction was evident after one day of frozen storage at -20degreesC. The pathogen survived further frozen storage for four months without any substantial change in numbers.

A two-stage continuous culture system to study the effect of supplemental alpha-lactalbumin and glycomacropeptide on mixed cultures of human gut bacteria challenged with enteropathogenic Escherichia coli and Salmonella serotype Typhimurium

Aims: Certain milk factors may promote the growth of a gastrointestinal microflora predominated by bifidobacteria and may aid in overcoming enteric infections. This may explain why breast-fed infants experience fewer intestinal infections than their formula-fed counterparts. The effect of formula supplementation with two such factors was investigated in this study. Methods and Results: Infant faecal specimens were used to ferment formulae supplemented with glycomacropeptide (GMP) and alpha-lactalbumin (alpha-la) in a two-stage compound continuous culture model. At steady state, all fermenter vessels were inoculated with 5 ml of 0.1 M phosphate-buffered saline (pH 7.2) containing 10(8) CFU ml(-1) of either enteropathogenic Escherichia coli 2348/69 (O127:H6) or Salmonella serotype Typhimurium (DSMZ 5569). Bacteriology was determined by independent fluorescence in situ hybridization. Vessels that contained breast milk (BM), as well as alpha-la and GMP supplemented formula had stable total counts of bifidobacteria while lactobacilli increased significantly only in vessels with breast milk. Bacteroides, clostridia and E. coli decreased significantly in all three groups prior to pathogen addition. Escherichia coli counts decreased in vessels containing BM and alpha-la while Salmonella decreased significantly in all vessels containing BM, alpha-la and GMP. Acetate was the predominant acid. Significance and Impact of the Study: Supplementation of infant formulae with appropriate milk proteins may be useful in mimicking the beneficial bacteriological effects of breast milk.

Epidemic multidrug-resistant (MDR-AmpC) Salmonella enterica serovar Newport strains contain three phage regions and a MDR resistance plasmid

Multidrug-resistant (MDR-AmpC) Salmonella enterica serovar Newport has caused serious disease in animals and humans in North America, whereas in the UK S. enterica serovar Newport is not associated with severe disease and usually sensitive to antibiotics; MDR S. Newport (not AmpC) strains have only been isolated from poultry. We found that UK poultry strains belonged to MLST type ST166 and were distinct from cattle isolates for being able to utilize D-tagotose and when compared by pulsed-field gel electrophoresis (PFGE), comparative genomic hybridization (CGH) and diversity arrays technology (DArT). Cattle strains belonged to the ST45 complex differing from ST166 at all seven loci. PFGE showed that 19 out of 27 cattle isolates were more than 85% similar to each other and some UK and US strains were indistinguishable. Both CGH and DArT identified genes (including phage-related ones) that were uniquely present in the US isolates and two such genes identified by DArT showed sequence similarities with the pertussis-like (artAB) toxin. This work demonstrates that MDR-AmpC S. Newport from the USA are genetically closely related to pan-susceptible strains from the UK, but contained three extra phage regions and a MDR plasmid.

Colonisation of the chicken caecum by afimbriate and aflagellate derivatives of Salmonella enterica serotype Enteritidis

A semi-quantitative cloacal-swab method was used as an indirect measure of caecal colonisation of one-day old and five-day old chicks after oral dosing with wild-type Salmonella enterica serovar Enteritidis PT4 and,genetically defined isogenic derivatives lacking the ability to elaborate flagella or fimbriae. Birds of both ages were readily and persistently colonised by all strains although there war a decline in shedding by the older birds after about 21 days. There were no significant differences in shedding of wild-type or mutants in single-dose experiments. In competition experiments, in which five-day old birds were dosed orally with wild-type and mutants together, shedding of non-motile derivatives was significantly lower than wild-type, At 35 days post infection, birds were sacrificed and direct counts of mutants and wild-type from each caecum were determined. Whilst there appeared to be poor correlation between direct counts and the indirect swab method, the overall trends shown by these methods of assessment indicated that flagella and not fimbriae were important in caecal colonisation in these models. Crown Copyright (C) 1999 Published by Elsevier Science B.V.

The role of flagella, but not fimbriae, in the adherence of Salmonella enterica serotype Enteritidis to chick gut explant

To gain an understanding of the role of fimbriae and flagella in the adherence and colonisation of Salmonella enterica serotype Enteritidis in chickens, an in-vitro gut adherence assay was developed and used to assess the adherence of a wild-type Enteritidis strain and isogenic non-fimbriate and non-flagellate mutant strains. Enteritidis strain S1400/94, a clinical isolate virulent in chickens, was shown to possess genes which encoded type 1, SEF14, SEF17, plasmid-encoded and long polar fimbriae. Mutant strains unable to elaborate these fimbriae were created by allelic exchange. Each fimbrial operon was inactivated by the insertion of an antibiotic resistance gene cassette. In addition, fliC, motAB and cheA loci, which encode the major subunit of the flagellum, the energy-translation system for motility and one of the chemotaxis signalling proteins, respectively, were similarly inactivated. Non-flagellate mutant strains were significantly less adherent than the wild-type strain, whereas mutant strains defective for the elaboration of any of the types of fimbriae adhered as well as the wild-type strain. A flagellate but non-motile (paralysed) mutant strain and a smooth-swimming chemotaxis-deficient mutant strain were shown to be less adherent than the wild-type strain, but that observation depended on the assay conditions used.

Adhesion of Salmonella enterica var Enteritidis strains lacking fimbriae and flagella to rat ileal explants cultured at the air interface or submerged in tissue culture medium

Rat ileal air interface and submerged explant models were developed and used to compare the adhesion of Salmonella enterica var Enteritidis wild-type strains with that of their isogenic single and multiple deletion mutants. The modified strains studied were defective for fimbriae, flagella, motility or chemotaxis and binding was assessed on tissues with and without an intact mucus layer. A multiple afimbriate/aflagellate (fim(-)/fla(-)) strain, a fimbriate but aflagellate (fla(-)) strain and a fimbriate/flagellate but non-motile (mot(-)) strain bound significantly less extensively to the explants than the corresponding wild-type strains. With the submerged explant model this difference was evident in tissues with or without a mucus layer, whereas in the air interface model it was observed only in tissues,vith an intact mucus layer. A smooth swimming chemotaxis-defective (che(-)) strain and single or multiple afimbriate strains bound to explants as well as their corresponding wild-type strain. This suggests that under the present experimental conditions fimbriae were not essential for attachment of S. enterica var Enteritidis to rat ileal explants, However; the possession of active flagella did appear to be an important factor. in enabling salmonellae to penetrate the gastrointestinal mucus layer and attach specifically to epithelial cells.

The role of SEF14 and SEF17 fimbriae in the adherence of Salmonella enterica serotype Enteritidis to inanimate surfaces

To gain an understanding of the role of fimbriae and flagella in the adherence of Salmonella enterica serotype Enteritidis to inanimate surfaces, the extent of adherence of viable wild-type strains to a polystyrene microtitration plate was determined by a crystal violet staining assay, Elaboration of surface antigens by adherent bacteria was assayed by fimbriae- and flagella-specific ELISAs, Wild-type Enteritidis strains adhered well at 37 degrees C and 25 degrees C when grown in microtitration wells in Colonisation Factor Antigen broth, but not in other media tested, At 37 degrees C, adherent bacteria elaborated copious quantities of SEF14 fimbrial antigen, whereas at 25 degrees C adherent bacteria elaborated copious quantities of SEF17 fimbrial antigen. Non-fimbriate and non-flagellate knock-out mutant strains were also assessed in the adherence assay. Mutant strains unable to elaborate SEF14 and SEF17 fimbriae adhered poorly at 37 degrees C and 25 degrees C, respectively, but adherence was not abolished. Non-motile mutant strains showed reduced adherence whilst type-1, PEF and LPF fimbriae appeared not to contribute to adherence in this assay. These data indicate that SEF17 and SEF14 fimbriae mediate bacterial cell aggregation on inanimate surfaces under appropriate growth conditions.