Sokszínűség Salmonella emberek, élelmiszerek, háziállatok és vadon élő állatok szerotípusai Új-Dél-Walesben, Ausztráliában

Absztrakt

Háttér

Salmonella fontos emberi kórokozó Ausztráliában, és az éves esetek száma tovább növekszik. Az élelmiszer-eredetű expozíció mellett az eseteket összefüggésbe hozták állati és szennyezett környezeti érintkezéssel. Az ausztráliai rutinszerű megfigyelés azonban általában az emberekre és az élelmiszerekre összpontosít, és nem jelentettek kísérleteket összehasonlításra és összehasonlításra Salmonella a lehetséges expozíciós források szélesebb köréből származó adatok.

Mód

Salmonella Emberekről, élelmiszerekről, állatokról és környezetről származó adatokat számos megfigyelési és diagnosztikai forrásból gyűjtötték össze Új-Dél-Walesben (NSW). Az adatokat kategorizáltuk, hogy a 29 minta eredetének egyikét tükrözzék. A szerotípus sokféleséget minden kategóriához leírták, és az embertől általában izolált szerotípusok megoszlását minden minta eredetnél megvizsgálták. A szerotípusok eloszlását az állat-élelmiszer-ember folytonosságon és a kísérő állat-vad határfelületen is megvizsgáltuk.

Eredmények

Összesen 49 872 Salmonella izolátumokat vontunk be ebbe az elemzésbe, amelyek 325 szerotípust tartalmaztak. Ezen izolátumok túlnyomó része emberekből származottn = 38,106). Átfogó S. A typhimurium volt a leggyakrabban izolált szerotípus, amelyet a természetes környezet és a vadhús kivételével az összes mintakategóriából izoláltak. S. Az enteriditist egyetlen állattól sem izolálták, azonban szórványos eseteket dokumentáltak táplálékban, kísérő állatokban és hüllőben. Számos állatállattól gyakran elkülönített szerotípust és a kapcsolódó élelmiszer-termékeket csak ritkán izolálták embertől. Ezenkívül számos kulcsfontosságú emberi szerotípust csak szórványosan izoláltak az állatállománytól és az élelmiszertermékektől, ami alternatív fertőzésforrásokra utal. Különösen, S. Paratyphi B Java és S. A wangatákat gyakrabban izolálták a vadállatoktól. Végül némi átfedés volt a kísérő állatok és a vadon élő állatok között, különösen a macskáknál volt sok szerotípus, hasonlóan a vadon élő madarakhoz.

Következtetések

Ez a legátfogóbb leírás Salmonella Emberekről, élelemről, állatállományról, vadon élő állatokról, társállatokról és ausztráliai különböző környezetekről a mai napig közölt adatok. Az eredmények megerősítik, hogy az állatállomány és az élelmiszer fontos salmonellózisforrás az emberekben, de az alternatív források - például a vadon élő állatokkal és a környezettel való érintkezés - további vizsgálatokat indokolnak. Az NSW megfigyelése nagyrészt emberközpontú: jelentős hiányosságok vannak az állatok szerotípusainak sokféleségével és gyakoriságával kapcsolatban. A házi állatok és a vadon élő állatok szisztematikusabb felügyeletére van szükség a célzott ellenőrzési stratégiák és a kvantitatív forrás-hozzárendelési modellezés tájékoztatásához ebben az állapotban.

Háttér

A becslések szerint az élelmiszer-eredetű gyomor-bélgyulladás Ausztráliába kerül

Évente 811 millió dollár a kezelés költségei, a megbetegedések, az üzleti termelékenység, valamint a kormányzati felügyelet és vizsgálat miatt [1]. Salmonella az ország második legfontosabb oka a gyomor-bélgyulladásnak [2], és világszerte a leggyakoribb oka az élelmiszer-eredetű betegségeknek [3]. A szalmonellózis előfordulása Ausztráliában évről évre tovább növekszik annak ellenére, hogy más fejlett országokban az incidencia jelentősen csökken [4,5,6]. 2014-ben a szalmonellózisos esetek aránya Ausztráliában (69,3 eset/100 000) [7] több mint négyszerese volt az Egyesült Államokban (15,45 eset/100 000) [4]. Nevezetesen Ausztráliát mentesnek tekintik S. Enteritidis a baromfiban [8, 9], amely az USA-ban jelentett leggyakoribb szerotípus [4].

A forrás hozzárendelés modellezése fontos eszköz a források azonosításában és rangsorolásában Salmonella fertőzés emberben [14]. Az egész országra kiterjedő hozzárendelési vizsgálatok kihívást jelentettek Ausztráliában az államok közötti megfigyelési és laboratóriumi módszerek közötti különbségek miatt Salmonella detektálás [15]. A korábbi összehasonlító vizsgálatok ezért csak a szalmonellózis vizsgálatára korlátozódtak egy államban, nevezetesen Dél-Ausztráliában, és ez a tanulmány csak az állatállományra és az állattenyésztési termékekre korlátozódott [15]. Tekintettel a nem élelmiszer szerotípusok fontosságára az NSW-ben, vállaltuk a rendelkezésre álló adatok feltáró elemzését Salmonella szerotípusok ebben az állapotban azzal a céllal, hogy leírják a szerotípusok sokféleségét az emberekben, valamint az élelmiszerekben, a háziállatokban és a vadon élő állatokban, a jövőbeni forrásmegjelölési vizsgálatok tájékoztatása céljából.

Mód

Adatok absztrakciója

Salmonella az adatokat különböző emberi és állat-felügyeleti/diagnosztikai intézetek gyűjtötték össze: az értesítendő körülmények incidens-kezelő rendszerétől (NCIMS), az NSW Élelmiszerügyi Hatóságtól (NSWFA), az ausztrál vadon élő állatok egészségügyi nyilvántartóságától (ARWH), az elektronikus vadon élő állatok egészségügyi információs rendszerétől (eWHIS), Az NSW Állami Állatorvosi Diagnosztikai Laboratóriuma (SVDL), az Országos Bélben Elleni Kórokozók Felügyeleti Rendszere (NEPSS) és egy nagy magánállatorvosi laboratórium, az IDEXX Laboratories Pty Ltd. Az egyes szervezetek/rendszerek rövid leírását az 1. kiegészítő fájl tartalmazza. Az NCIMS és az NCIMS közötti átfedés. NEPSS, ez utóbbitól csak nem emberi adatokat kértek. Az összes többi adathalmaz esetében az összes elérhető Salmonella-pozitív eredményeket vontak ki. Az adatokat kizártuk, ha a helyszín az NSW-n kívül esett, vagy hiányzott a szerotípus, a dátum vagy a minta eredete.

Mivel egy egyedi izolátum több adathalmazba is bekerülhetett, az egyesített adatsort átmásoltuk. Az izolátumokat akkor tekintettük „duplikáltnak”, ha a minta eredete, szerotípusa és hónapja/éve azonos volt. Ahol a minta eredetének kétértelmű kifejezése volt, pl. „Hús” - további információk hiányában - az izolátum másodpéldánynak minősült, ha egy másik adathalmazban bármilyen típusú húseset megfelelt a másolat egyéb követelményeinek. Ahol kettős gyanúja merült fel, pl. a minta eredete és szerotípusa azonos, de hónaponként eltér, konzervatív megközelítést alkalmaznak, és az izolátumokat nem duplikátumoknak tekintik.

A szerotípus sokfélesége és eloszlása

Az izolátumokat 29 kategóriába soroltuk a minta eredete alapján (1. ábra). A részletes mintafordítások listáját a 2. kiegészítő fájl tartalmazza. Minden kategóriához gyakorisági táblázatokat használtunk a 10 leggyakoribb szerotípus azonosításához. Ez összhangban van a közegészségügyi jelentésekkel és más tanulmányokkal, amelyekben a leggyakoribb öt vagy tíz szerotípust szokták közölni [6, 16,17,18]. Az egyes kategóriákon belüli szerotípusok sokféleségét a Simpson-féle változatossági index felhasználásával írták le. Simpson diverzitási indexét az ökológiában általában használják a fajok sokféleségében mutatkozó különbségek azonosítására a helyek között [19, 20]. A változatosság összehasonlítására is használták Salmonella populációk [21, 22]. Az index 0 és 1 közé skálázott érték; a magasabb értékek nagyobb változatosságot képviselnek. Az embertől általában izolált szerotípusok megoszlását minden minta eredetnél megvizsgáltuk. Ezenkívül megvizsgáltuk a szerotípusok eloszlását az állat-élelmiszer-ember kontinuum mentén, valamint a kísérő állat-vad határfelületen.

Folyamatábra, amely részletezi a kategóriákat Salmonella izolátumok Új-Dél-Walesből, Ausztráliából, a minta eredete alapján (n = 29 kategória). Ne feledje, hogy a baromfi egyaránt tartalmaz brojlereket és rostákat

Eredmények

Az ebben a vizsgálatban felhasznált adatok részleteit az 1. táblázat tartalmazza. A szűrés után 863 izolátumot kizártak a NEPSS-ből, és 1 izolátumot kizártak az eWHIS-ből, mivel ezek megfeleltek egy másik adathalmaz másolatának kritériumainak. A nem szerotipizált pozitív eredményeket kizártuk az NCIMS-ből (n = 2201), SVDL (n = 123), ARWH (n = 12) és a NEPSS (n = 1). A fennmaradó 49 872 Salmonella izolátumokat vontunk be ebbe az elemzésbe, amelyek 325 szerotípust tartalmaztak. A molekuláris adatok felbontása minden adatforrásonként eltérő volt. Az NCIMS és az NSWFA részletesebb molekulaszintű adatokat tartalmazott, az izolátumok 38,2, illetve 12,5% -ában jelentették az MLVA-típust. Összességében az emberi adatok képezték a legszélesebb körű ábrázolást a legnagyobb számú mintával és a rendelkezésre álló legrészletesebb molekuláris adatokkal (MLVA). Ezzel szemben az állatminták adatai csak a fág tipizálására korlátozódtak, amelyet csak ritkán hajtottak végre. Tekintettel az adatok összehasonlíthatóságának hiányára a magasabb molekuláris felbontás szintjén, a kategóriák közötti további összehasonlítás a szerotípusok értékelésére korlátozódott.

A 2. ábra az egyes mintakategóriák esetében mutatja be az izolátumok és a szerotípusok számát, Simpson változatosságának indexét (D) és a leggyakrabban izolált szerotípus. Az egyes kategóriákban a tíz leggyakrabban izolált szerotípus teljes felsorolását a 3. kiegészítő fájl tartalmazza. D 0,30-tól (természetes környezet; alacsony változatosság) és 0,98-ig (vadhús; sokféleség) terjedt. Összességében a medián D 0,86 volt, szemléltetve, hogy a legtöbb mintakategóriában magas volt a szerotípus sokféleség. S. A Typhimurium volt a legmagasabb rangú szerotípus a mintakategóriák többségében (15-ből 29).

A Simpson-féle sokszínűségi index (D) minden mintakategóriához. A mintakategóriákat a legkülönfélébbtől a legkevésbé változatos sorrendbe sorolják, magasabb értékekkel D ami a szerotípusok nagyobb változatosságát tükrözi az adott mintakategórián belül. Megadjuk az egyes mintakategóriák leggyakrabban izolált szerotípusát és az izolátumok százalékos arányát a felső szerotípust tartalmazó mintakategórián belül is. Az egyfázisú-más a nem szerotípusokra utal S. Typhimurium, amelyből hiányzik egy H antigén, és ezért nem lehet meghatározott szerotípusként tipizálni. * Nem állati eredetű élelmiszerekre vonatkozik. ^ Subsp II ser 1,4,12,27: b: [e, n, x] (Szófia)

Az egyes mintakategóriákban az emberen kimutatott tíz leggyakrabban izolált szerotípus arányát a 3. ábra mutatja. Mint várható volt, a szerotípusok nem oszlottak el egyenletesen a mintakategóriák között, és egyetlen kategória sem volt társítva az összes top 10 humán szerotípussal. S. Typhimurium, S. Infantis, és S. A bovismorbificánok a mintakategóriák többségében közösek voltak (27, 23, illetve 29 a 29 kategóriából); átfogó, S. A typhimurium dominált. Csak két kategória volt (természetes környezet és vadhús), amelyekből S. A Typhimuriumot nem izolálták. S. Az Enteritidis-t egyetlen állattól sem (a brojlereket és a rétegeket is beleértve) nem izolálták, azonban szórványosan izolálták az élelemben, a kísérő állatokban és a hüllőben. S. A Paratyphi B Java túlnyomórészt három mintakategóriához kapcsolódott, nevezetesen a tenger gyümölcseihez, a természetes környezethez és a vad emlősökhöz. S. A Wangata, kisebb mértékben, nagyobb gyakorisággal mutatott elszigetelést a vadon élő fajokban.

A tíz leggyakrabban izolált szerotípus emberben és előfordulásuk a többi mintakategória mindegyikében. Az egyes mintakategóriákból származó minták és szerotípusok száma a bal oldalon látható. A hőtérkép megadja az egyes mintakategóriákból származó minták százalékos arányát, amelyek szerotípust osztottak az emberben a tíz leggyakrabban izolált szerotípus egyikével. Az árnyalat arányos százalékos aránya a világosszürkétől (az adott szerotípusnak tulajdonítható minták alacsony százaléka) a sötétszürkeig (az adott szerotípusnak tulajdonítható minták magas százaléka) terjed. * A vadhús vadon kifogott kenguruk húsára vonatkozik (n = 18), vaddisznó (n = 1), és egy krokodil (n = 1). ^ A kevert olyan ételre vonatkozik, amely többféle ételből áll, például egy hamburger lehet marhahús (pogácsa), tejtermék (sajt) és tojás (majonéz) keveréke.

A 4. ábra az egyes állatfajok öt leggyakoribb szerotípusának, az azokhoz kapcsolódó élelmiszer-alapanyagok és az emberek közötti átfedést mutatja. Az egyetlen szerotípus, amelyet gyakran figyeltek meg az állatállományon, a kapcsolódó élelmiszer-alapanyagokon és az embereken, az volt S. Typhimurium. Egyéb szerotípusok, mint pl S. Bovismobificans és S. Rissent gyakran figyelték meg az állatállományban és a hozzájuk kapcsolódó élelmiszerekben, de embernél ritkán. Ezzel szemben egy szerovar (S. Szófia) gyakran izolálták baromfiból származó élelmiszertermékektől, de viszonylag ritkán izolálták baromfitól és embertől.

A négy fő állatállomány-kategória öt leggyakrabban izolált szerotípusa, valamint e szerotípusok száma és aránya a kapcsolódó élelmiszer-árukban és emberekben. Az árnyékolás arányos az egyes mintatípusok összes izolátumával. Például. A szarvasmarha-szerotípusok árnyékolása arányos a szarvasmarha-szerotípus többi arányával. Sötétebb az adott szerotípusnak tulajdonítható izolátumok nagyobb arányát mutatja ebből a kategóriából. * M = egyfázisú ^ Subsp II ser 1,4,12,27: b: [e, n, x] (Szófia)

A 2. táblázat a kísérő állatok és a vadon élő állatok szerotípusainak átfedését mutatja. A kutyákból és macskákból 268, illetve a macskákból 133 izolátum származott, amelyek szerotípusúak voltak, amelyeket a vadon élő állatoktól is izoláltak. A legnagyobb hasonlóságot a vadmadarak és a macskák között tapasztalták, a macskák izolátumainak 81% -a olyan szerotípusú volt, amelyet szintén vadmadaraktól izoláltak.

Vita

Ausztráliában az egyik legmagasabb az emberi szalmonellózis előfordulása bármely fejlett országban [4,5,6, 23], ugyanakkor a szerotípusok megoszlása a különböző gazdaszervezetek között rosszul ismert és dokumentált. Ez a tanulmány nyújtja a legátfogóbb leírását a Salmonella az NSW (és valóban Ausztrália) eddigi szerotípusai, beleértve az embereket, az élelmiszertermékeket, az állatokat (mind a házi, mind a vadon élő állatokat) és a környezetet. Az állatokon végzett átfogó prevalencia-felmérések nyomán ezek az eredmények alapvető információkat nyújtanak a jövőbeni forrás-hozzárendelési vizsgálatokhoz.

Adatok Salmonella az NSW-ben erősen torzulnak az emberek felé; A vizsgálatba bevont izolátumok több mint háromnegyede emberből származott. Ezenkívül a legtöbb gépelés (például az MLVA) hiányzott a legtöbb más adatforrásból, az élelmiszerek kivételével, ami nyilvánvalóan körülhatárolta a közegészségügyi felügyeletet. S. A typhimuriumot a népegészségügyi osztályok prioritásként kezelik a molekuláris elemzéshez, ideértve a teljes genom szekvenálást is [12], mivel szükség van az új törzsek megjelenésének monitorozására és a járványos izolátumok megkülönböztetésére [24]. Ezeknek a technológiáknak a kapcsolódó esetek megkülönböztetésére való alkalmazását ebben a tanulmányban alátámasztja az emberi mintákból izolált szerotípusok viszonylag alacsony diverzitási indexe (D = 0,68) valószínűleg a nagy aránya miatt S. Typhimurium izolátumok. Tekintettel azonban a S. A typhimurium a legtöbb mintakategóriában, mivel ezt a technológiát emberi izolátumokra korlátozzák, korlátozza a forrás részletes hozzárendelésének képességét.

Nem mind Salmonella A gazdaságokban, az állatállományban és az élelmiszerekben gyakran előforduló szerotípusokat szintén gyakran izolálják az emberektől. A 4. ábra számos olyan szerotípust mutat be, amelyeket gyakran izoláltak mind az állatállományban, mind az ahhoz kapcsolódó élelmiszer-árucikkben, de emberben ritkán izoláltak. Egyes szerotípusokról ismert, hogy gazdaszervezetekhez alkalmazkodnak, vagyis betegségeket okoznak/egy adott fajt jobban megfertőznek, mint másokat [29]. Például S. Dublinot - amely a szarvasmarhákhoz alkalmazkodik [29] - a szarvasmarha minták több mint egynegyedéből, de az emberi minták kevesebb mint 0,1% -ából izolálták (4. ábra). Mint ilyen, olyan megfigyelési módszerek, amelyek nem szerotípusoznak Salmonella izolátumokat vagy tenyésztéstől független laboratóriumi technikákat alkalmazzon, pl. A húslé PCR-vizsgálata vagy a telepen végzett szeroprevalencia-felmérések nem lehetnek a legmegfelelőbb módszerek az élelmiszerek biztonságának vagy az állatállomány emberi betegséghez való hozzájárulásának meghatározására.

Az elszigeteltség S. Az emberen kívüli mintákban az enteriditis váratlan volt, mert ezt a szerotípust feltételezik, hogy egzotikus Ausztráliában [8, 9], és az emberi eseteket általában az utazásnak tulajdonítják [18]. Ennek ellenére megmutatjuk S. Az enteriditis számos hazai mintában fordul elő (táplálék, kísérő állatok és vadon élő állatok). A teljes genom-szekvenálást alkalmazó további vizsgálatok lehetővé tennék e források emberi esetek relevanciájának jobb megértését.

A kedvtelésből tartott hüllőkről kiderült, hogy az emberi szalmonellózis fontos forrása az Egyesült Államokban, Kanadában, az Egyesült Királyságban és Európában [47,48,49,50], ezért a hüllőkben előforduló, igen gyakran előforduló humán szerotípusok alacsony aránya váratlan volt. Ez részben azzal magyarázható, hogy a hüllők képesek sokféle szerotípust befogadni, köztük sok hüllővel társult szerotípust [48]. Ezt a jelenlegi tanulmány illusztrálta a vad hüllők sokféleségének magas indexével (D = 0,97). Ez azonban nem zárja ki őket abban, hogy az embernél gyakran megfigyelhető szerotípusokat hordozzák, amelyek gyakran a hüllőkkel összefüggő átvitelhez kapcsolódó szerotípusok [50]. A különbség másik oka az lehet, hogy az NSW-ben szigorú előírások vannak érvényben a hüllők tulajdonjogára vonatkozóan, ideértve az állami kormány kötelező engedélyét és a háziállatok hüllőinek szabályozott eladóktól történő megvásárlásának követelményét. Ezek a tényezők akadályt jelenthetnek a kedvtelésből tartott hüllők tulajdonjogában, ami csökkentené a kedvtelésből tartott hüllők és az emberek közötti kapcsolatot, és ezáltal a hüllőkkel társult szalmonellózis mértékét.

Ezek az adatok nem elegendőek ahhoz, hogy megbecsüljék a vadon élő állatok hozzájárulását az emberi szalmonellózishoz NSW-ben. A jövőbeni tanulmányoknak előnyös lenne a mintába vett állatok helyének figyelembevétele, mivel a tanulmányok kimutatták, hogy a városi környezetből származó vadon élő állatok nagyobb valószínűséggel hullanak ki Salmonella mint a távolabbi helyeken található vadon élő állatok [51,52,53]. Hasonlóképpen, a környezeti szennyeződés a gazdaságban szintén átterjedhet a naiv vadon élő populációkra [27, 54,55,56], így a tulajdonságok közelében lévő vadon élő állatok aránytalanul megfertőződhetnek. Az antropogén tényezők - például a hulladéklerakók és a vadon élő táplálkozási állomások jelenléte - hatással vannak a vadon élő állatok étrendjére és társadalmi kölcsönhatásaira, amelyek viszont befolyásolhatják a vadon élő állatok olyan kórokozóknak való kitettségét és terjedését, mint pl. Salmonella [52, 57]. Az izolátumok rokonságának nagyobb felbontása a teljes genomszekvenálás révén szintén megkönnyítené az izolátum jobb megértését Salmonella az emberek és a vadon élő állatok közötti átvitel.

Korlátozások

Következtetés

Ez a tanulmány integrálja Salmonella emberek, élelmiszerek, állatállomány, társállatok és vadon élő állatok adatai először Ausztráliában. Megállapítottuk, hogy a megfigyelési adatok túlnyomórészt emberi adatokból állnak, és más területeken sem az adatok, sem a megfelelő szintű molekuláris szűrés hiányzik a robusztus forrás-hozzárendelés lehetővé tételéhez. Mindazonáltal azt tapasztaltuk, hogy bár az élelmiszer útján történő átvitel erősen támogatott volt, mint az emberi szalmonellózis fő forrása, az alternatív útvonalak, mint például az állatokkal és a környezettel való kölcsönhatások, további megfontolásra szorulnak.