Mechanism of action of plasma-activated water on biomacromolecules in Salmonella Enteritidis: Biological effect, computer simulation, and transcriptomics-based analysis
1
Citation
56
Reference
10
Related Paper
Citation Trend
Abstract:
Salmonella enterica serovar Enteritidis (S. Enteritidis) is one of the most important causes of foodborne illness in the food industry. In this work, plasma-activated water (PAW) generated from the plasma jet was employed to reduce S. Enteritidis contamination. The antibacterial mechanism of PAW was revealed from biological changes, molecular docking, and transcriptomics. Results revealed that the addition of lactic acid could improve the antibacterial activity and efficiency of PAW, and confirmed the existence and antibacterial activity of free radicals (OH, 1O2, and NO) in PAW. Meanwhile, PAW treatment caused damage to characteristic functional groups of biomolecules, and led to the oxidation of lipids and degradation of DNA. Molecular docking results further suggested that the reactive species could interact with amino acid residues around key binding sites through hydrogen bonding, affecting the stability of structures. Furthermore, the transcriptomics results indicated that PAW is primarily active on bacterial proteins and to a lesser extent on membrane lipids and DNA. Overall, the action mechanism of PAW on biomacromolecules is comprehensively analyzed in this work, and it provides a theoretical basis for the broad application of plasma technology.Keywords:
Salmonella enteritidis
Salmonella enterica
Docking (animal)
Salmonella enterica spp. are pathogenic bacteria commonly associated with food-borne outbreaks in human and animals. Salmonella enterica spp. are characterized into more than 2,500 different serotypes, which makes epidemiological surveillance and outbreak control more difficult. In this report, we announce the first complete genome and methylome sequences from two Salmonella type strains associated with food-borne outbreaks, Salmonella enterica subsp. enterica serovar Panama (ATCC 7378) and Salmonella enterica subsp. enterica serovar Sloterdijk (ATCC 15791).
Salmonella enterica
Cite
Citations (16)
Abstract Salmonella enterica is an important food borne pathogen that is frequently carried by swine. Carrier animals pose a food safety risk because they can transmit S. enterica to finished food products in the processing plant or by contamination of the environment. Environmental contamination has become increasingly important as non-animal foods (plant-based) have been implicated as sources of S. enterica . The prevalence of S. enterica in swine is high and yet carrier animals remain healthy. S. enterica has developed a highly sophisticated set of virulence factors that allow it to adapt to host environments and to cause disease. It is assumed that S. enterica also has developed unique ways to maintain itself in animals and yet not cause disease. Here we describe our research to understand persistence. Specifically, data are presented that demonstrates that detection of most carrier animals requires specific stresses that cause S. enterica to be shed from pigs. As well, we describe a phenotypic phase variation process that appears to be linked to the carrier state and a complex set of factors that control phenotypic phase variation. Finally, we describe how the composition of the gut bacterial microbiome may contribute to persistence and at the least how S. enterica might alter the composition of the gut bacterial microbiome.
Salmonella enterica
Persistence (discontinuity)
Foodborne pathogen
Cite
Citations (23)
Salmonella enterica
Ribotyping
Cite
Citations (8)
Salmonella enteritidis
Water activity
Cite
Citations (110)
S. Enteritidisのマイクロプレートへの付着を阻害する物質の検索を39種の安全性の高い食品添加物および天然色素について行った．一次スクリーニングの結果，コントロールに比べてS. Enteritidisの付着を阻害したのは，アナトー色素，ガーディニアイエロー，モナスカス色素などの天然色素，アナトーAN，サンブラウンAC，サンイエローNo. 2 AU，サンレッドYM，サンレッドRCFU，サンビートL等の天然色素製剤，プロタミン，唐辛子抽出物，ショ糖ステアリン酸エステル，モノグリセリン脂肪酸エステルなどの食品添加物，ケンフェロールのようなフラボノイドであった．このうちで付着阻害効果の高かったのは，アナトーAN，ガーディニアイエロー，モナスカス色素，プロタミン，モノグリセリン脂肪酸エステルおよびショ糖脂肪酸エステルであった．糖脂肪酸エステルではパルミチン酸およびステアリン酸エステルなど脂肪酸鎖長の長いものの方が付着阻害効果も高かった．特にモナスカス色素とショ糖ステアリン酸エステルは0.01％と低濃度でもS. Enteritidisの付着をほぼ完全に阻害したが，この阻害効果は抗菌力に起因するものではなかった．
Salmonella enteritidis
Cite
Citations (7)
The antigenic compositions of two additional Salmonella serotypes isolated from the feces of man were determined to be 58:a:— and 44:Z36, Z38—.
Salmonella enteritidis
Cite
Citations (1)
Salmonella enteritidis
Cite
Citations (0)
Salmonella enterica rarely grows on healthy, undamaged plants, but its persistence is influenced by bacterial plant pathogens. The interactions between S. enterica, Xanthomonas perforans (a tomato bacterial spot pathogen), and tomato were characterized. We observed that virulent X. perforans, which establishes disease by suppressing pathogen-associated molecular pattern (PAMP)-triggered immunity that leads to effector-triggered susceptibility, created a conducive environment for persistence of S. enterica in the tomato phyllosphere, while activation of effector-triggered immunity by avirulent X. perforans resulted in a dramatic reduction in S. enterica populations. S. enterica populations persisted at ~10 times higher levels in leaves coinoculated with virulent X. perforans than in those where S. enterica was applied alone. In contrast, S. enterica populations were ~5 times smaller in leaves coinoculated with avirulent X. perforans than in leaves inoculated with S. enterica alone. Coinoculation with virulent X. perforans increased S. enterica aggregate formation; however, S. enterica was not found in mixed aggregates with X. perforans. Increased aggregate formation by S. enterica may serve as the mechanism of persistence on leaves cocolonized by virulent X. perforans. S. enterica association with stomata was altered by X. perforans; however, it did not result in appreciable populations of S. enterica in the apoplast even in the presence of large virulent X. perforans populations. Gene-for-gene resistance against X. perforans successively restricted S. enterica populations. Given the effect of this interaction, breeding for disease-resistant cultivars may be an effective strategy to limit both plant disease and S. enterica populations and, consequently, human illness.
Salmonella enterica
Phyllosphere
Cite
Citations (52)
Η παρούσα διατριβή εστιάζεται στην αξιολόγηση του ρόλου του βακτηρίου Salmonella enterica subsp. diarizonae στην αιτιολογία του διαρροϊκού συνδρόμου των αρνιών και αποσκοπεί ειδικότερα: (α) στη μελέτη της έκτασης της μόλυνσης από S. enterica subsp. diarizonae σε εκτροφές προβάτων με κλινικά περιστατικά διαρροϊκού συνδρόμου των αρνιών και (β) στη μελέτη της παθογένειας της μόλυνσης από S. enterica subsp. diarizonae για τα αρνιά. Η διατριβή χωρίζεται σε τρία κεφάλαια και ακολουθεί η Γενική Συζήτηση. Στο Κεφάλαιο Ι, ανασκοπείται η σχετική βιβλιογραφία. Το Κεφάλαιο υποδιαιρείται σε τρία τμήματα. Στο τμήμα Α, ανασκοπείται συνοπτικά η βιβλιογραφία σχετικά με την ταξινόμηση και της ονοματολογία του γένους Salmonella. Στο τμήμα Β, ανασκοπείται η βιβλιογραφία η σχετική με τις λοιμώξεις από Salmonella στα πρόβατα. Στο τμήμα Γ, ανασκοπείται η βιβλιογραφία η σχετική με τις λοιμώξεις από Salmonella enterica subsp. diarizonae σε ζώα. Στο Κεφάλαιο II, μετά από σύντομη παρουσίαση του βακτηρίου S. enterica subsp. diarizonae στο πλαίσιο του διαρροϊκού συνδρόμου των αρνιών σε εκτροφές προβάτων (Τμήμα Α), παρουσιάζονται αρχικά ένα περιστατικό φυσικής μόλυνσης σε αρνιά που οφειλόταν στο εν λόγω βακτήριο (Τμήμα Β) και στη συνέχεια μία μελέτη στο πεδίο σχετικά με την έκταση της φυσικής μόλυνσης σε εκτροφές προβάτων στην Κεντρική Ελλάδα (Τμήμα Γ). Σε μία εκτροφή προβάτων παρατηρήθηκαν αυξημένα κρούσματα διαρροϊκού συνδρόμου σε νεαρά αρνιά. Τα κρούσματα διάρροιας αφορούσαν σε αρνιά ηλικίας 5 έως 15 ημερών σε περίοδο 7 ημερών. Συνολικά εκδήλωσαν διάρροια 25 νεαρά αρνιά, ποσοστό που αντιστοιχούσε σε 15,6% των αρνιών που είχαν γεννηθεί στην εκτροφή (n = 160). Από αυτά, 10 είχαν ήδη πεθάνει πριν από την επίσκεψη στην εκτροφή (θνησιμότητα: 0,400). Κατά την επίσκεψη, πραγματοποιήθηκε κλινική εξέταση σε ασθενή αρνιά, τα οποία παρουσίαζαν έντονη διάρροια και νεκροτομική εξέταση σε πτώματα δύο αρνιών, με κυριότερα παθολογικά ευρήματα την απουσία περιεχομένου στον γαστρεντερικό σωλήνα, την παρουσία φλεγμονωδών αλλοιώσεων στον πυλωρό, τον ειλεό και το λεπτό έντερο και την παρουσία πολυάριθμων πετεχειών στο τοίχωμα του εντέρου, το οποίο φαινόταν πιο λεπτό από το φυσιολογικό. Ελήφθησαν δείγματα κοπράνων από τα ασθενή ζώα, για βακτηριολογική, ιολογική και παρασιτολογική εξέταση, τα αποτελέσματα των οποίων έδειξαν μόνον παρουσία S. enterica σε καθαρή καλλιέργεια. Το βακτήριο απομονώθηκε επίσης από ιστοτεμάχια λεπτού εντέρου και ήπατος από τα νεκροτομηθέντα αρνιά μετά από βακτηριολογική εξέταση. Τα στελέχη ταυτοποιήθηκαν πλήρως ως Salmonella enterica subsp. diarizonae με τον αντιγονικό συνδυασμό 61:k:1,5,(7). Συνταγογραφήθηκε η θεραπευτική χορήγηση ενροφλοξακίνης στην εκτροφή. Μετά το τέλος της χορήγησης της αγωγής, πραγματοποιήθηκε συλλογή δειγμάτων κοπράνων από τα ζώα της εκτροφής επί 42 ημέρες, από τα οποία απομονώθηκε το βακτήριο 22 ημέρες μετά το τέλος της αγωγής. Ακολούθως, πραγματοποιήθηκε διερεύνηση της παρουσίας του βακτηρίου σε δείγματα κοπράνων αρνιών (n = 119) με διάρροια σε 21 εκτροφές προβάτων στην Κεντρική Ελλάδα. Όλα τα δείγματα εξετάζονταν για την παρουσία Salmonella με βακτηριολογικές τεχνικές. Το βακτήριο δεν απομονώθηκε από κανένα δείγμα από καμία από τις 21 εκτροφές Στο κεφάλαιο ΙΙΙ της παρούσας διατριβής παρουσιάζονται τα αποτελέσματα πειραματικής μόλυνσης για μελέτη της σημασίας του βακτηρίου S. enterica subsp. diarizonae στο διαρροϊκό σύνδρομο των αρνιών. Συνολικά, 12 αρνιά ενοφθαλμίστηκαν με S. enterica subsp. diarizonae, ένα στέλεχος το οποίο είχε απομονωθεί από κλινικό περισταιτκό της μόλυνσης. Ο ενοφθαλμισμός πραγματοποιήθηκε με χορήγηση από το στόμα εναιωρήματος με 0,75 × 109 έως 1,8 × 109 c.f.u. του βακτηρίου. Ως αρνητικοί μάρτυρες χρησιμοποιήθηκαν 4 αρνιά. Σε τακτικά χρονικά διαστήματα, συλλέχθηκαν διαδοχικά δείγματα κοπράνων, αίματος και επιχρίσματος στοματικού βλεννογόνου από όλα τα αρνιά στη μελέτη. Στα ίδια χρονικά σημεία συλλέχθηκαν δείγματα κοπράνων και γάλακτος από όλες τις προβατίνες, μητέρες των ανωτέρω αρνιών. Τα αρνιά θανατώθηκαν διαδοχικά 1, 2, 4, 7, 10, 14 και 21 ημέρες μετά την έναρξη της μελέτης και συλλέχθηκαν δείγματα ιστών από το λεπτό έντερο, το ήνυστρο, το ήπαρ και τη χοληδόχο κύστη, για εξέταση με βακτηριολογικές τεχνικές για απομόνωση και ταυτοποίηση Salmonella και με μοριακές τεχνικές (αλυσιδωτή αντίδραση πολυμεράσης - PCR) για ανίχνευση του γονιδίου invA του βακτηρίου, καθώς και για ιστοπαθολογική αξιολόγηση. Συνολικά, απομονώθηκε Salmonellla από όλα τα ενοφθαλμισμένα αρνιά (1,000) και συνολικά από 45/77 σχετικά δείγματα κοπράνων (0,584), με διάμεση διάρκεια απομόνωσης 2,4 ημέρες μετά τον ενοφθαλμισμό. Tο βακτήριο απομονώθηκε επίσης από επιχρίσματα στοματικού βλεννογόνου από 7 αρνιά (0,583) και συνολικά από 10/77 (0,130) σχετικά δείγματα, με διάμεση διάρκεια απομόνωσης 0,8 ημέρες μετά τον ενοφθαλμισμό. Salmonella απομονώθηκε επίσης από 2 διαδοχικά δείγματα γάλακτος από μία προβατίνα. Το βακτήριο απομονώθηκε από ιστοτεμάχια συνολικά 9 αρνιών: από το λεπτό έντερο 6 (0,500), το ήνυστρο 4 (0,333), το ήπαρ 3 (0,250) και τη χοληδόχο κύστη 2 (0,167) αρνιών. Το γονίδιο invA ανιχνεύτηκε σε δείγματα από όλα τα ενοφθαλμισμένα αρνιά, με διάμεση διάρκεια ανίχνευσης στα δείγματα κοπράνων 5,5 ημέρες και στα επιχρίσματα στοματικού βλεννογόνου 1,3 ημέρες. Το γονίδιο ανιχνεύτηκε επίσης σε 3 δείγματα γάλακτος από τις μητέρες των ενοφθαλμισμένων αρνιών. Κατά την ιστοπαθολογική εξέταση, παρατηρήθηκε ηνυστρίτιδα με υποεπιθηλιακή συσσώρευση λευκοκυττάρων. Στο λεπτό έντερο, οι αλλοιώσεις αφορούσαν σε διάταση και οίδημα των επιθηλιακών κυττάρων, λευκοκυτταρική διήθηση και υπερπλασία των λεμφοειδών οζιδίων με εμφανή βλαστικά κέντρα αρχικά και ατροφία ή / και εκφύλιση του λεμφοειδούς ιστού του εντέρου με παρουσία λεμφοκυττάρων, πλασμοκυττάρων και εωσινόφιλων κυττάρων υποεπιθηλιακά σε επόμενο στάδιο. Τα συμπεράσματα που προκύπτουν από τα ευρήματα αυτής της διατριβής, είναι τα παρακάτω. (α) Το βακτήριο S. enterica subsp. diarizonae είναι ευκαιριακό παθογόνο του πεπτικού συστήματος σε αρνιά. Το βακτήριο μπορεί να προκαλέσει ήπιας βαρύτητας νόσο, με αποβολή του στα κόπρανα και σαφείς ιστολογικές αλλοιώσεις στα όργανα του γαστρεντερικού σωλήνα. Επίσης, μπορεί να απομονωθεί από εσωτερικά όργανα των προσβεβλημένων αρνιών. Το βακτήριο μπορεί να προκαλέσει διαρροϊκό σύνδρομο σε νεαρά αρνιά. Το βακτήριο μπορεί να μεταδοθεί μεταξύ ζώων, π.χ., μεταδίδεται από τα αρνιά στις προβατίνες κατά το θηλασμό. Η αποβολή του στα κόπρανα είναι διαλείπουσα. Το βακτήριο μπορεί να απομονωθεί από το γάλα προβατίνων με μολυσμένα αρνιά. (β) Παρατηρούνται διαφορές στη βαρύτητα της λοίμωξης από S. enterica subsp. diarizonae μεταξύ ζώων και εκτροφών. Η ανοσοεπάρκεια των μολυσμένων ζώων μπορεί να είναι παράγοντας που επηρεάζει τη βαρύτητα της νόσου.
Salmonella enterica
Cite
Citations (0)