Резюме

Заден план

Салмонела е важен човешки патоген в Австралия и годишните честоти на случаите продължават да се увеличават. В допълнение към излагането на храни, случаите са свързани с контакт с животни и замърсена околна среда. Въпреки това рутинното наблюдение в Австралия обикновено се фокусира върху хората и храната, без съобщения за опити за сравняване и сравнение Салмонела данни от по-широк кръг от потенциални източници на експозиция.

Методи

Салмонела данните от хора, храни, животни и околна среда са събрани от редица източници за наблюдение и диагностика в Нов Южен Уелс (NSW). Данните бяха категоризирани така, че да отразяват един от 29 произхода на пробата. Разнообразието на серотипите беше описано за всяка категория и разпределението на серотипите, обикновено изолирани от хора, беше изследвано за всеки произход на пробата. Също така беше изследвано разпределението на серотиповете по континуума добитък-храна-човек и на придружаващия интерфейс животно-диви животни.

Резултати

Общо 49 872 Салмонела в този анализ бяха включени изолати, включващи 325 серотипа. По-голямата част от тези изолати са от хора (н = 38 106). Като цяло С. Тифимуриумът е най-често изолираният серотип и е изолиран от всички категории проби, с изключение на естествената среда и месото от дивеч. С. Ентеридитът не е изолиран от животни от добитък, но са регистрирани спорадични случаи при храни, домашни животни и влечуги. Много серотипове, които често са били изолирани от животни от животни и свързани с тях хранителни продукти, са били рядко изолирани от хора. В допълнение, редица ключови човешки серотипове са само епизодично изолирани от животни и хранителни продукти, което предполага алтернативни източници на инфекция. По-специално, С. Paratyphi B Java и С. Wangata са били по-често изолирани от диви животни. И накрая, има известно припокриване между серотиповете при домашните животни и дивата природа, като по-специално котките имат голям брой серотипове, общи с дивите птици.

Заключения

Това е най-изчерпателното описание на Салмонела данни от хора, храна, добитък, диви животни, домашни животни и различни среди в Австралия, съобщени към днешна дата. Резултатите потвърждават, че добитъкът и храната са важни източници на салмонелоза при хората, но че алтернативните източници - като контакт с дивата природа и околната среда - налагат допълнителни разследвания. Наблюдението в NSW е фокусирано до голяма степен от човека: съществуват големи пропуски в знанията по отношение на разнообразието и честотата на серотиповете при животните. Необходимо е по-систематично наблюдение на домашните животни и дивите животни, за да се информират за целенасочени стратегии за контрол и моделиране на количествено приписване на източници в това състояние.

Заден план

Хранителният гастроентерит в Австралия се очаква да струва

$ 811 милиона годишно поради разходи за лечение, заболеваемост, производителност на бизнеса и държавно наблюдение и разследване [1]. Салмонела е втората водеща причина за гастроентерит в страната [2] и е най-честата причина за смърт от свързани с храната болести в световен мащаб [3]. Честотата на салмонелозата продължава да нараства в Австралия всяка година въпреки забележимото намаляване на заболеваемостта в други развити страни [4,5,6]. През 2014 г. процентът на случаите на салмонелоза в Австралия (69,3 случая на 100 000) [7] е повече от четири пъти повече от случаите в Съединените щати (15,45 случая на 100 000) [4]. По-специално, Австралия се счита за свободна от С. Enteritidis при домашни птици [8, 9], който е най-често срещаният серотип в САЩ [4].

Моделирането на атрибуцията на източници е важен инструмент за идентифициране и приоритизиране на източниците на Салмонела инфекция при хора [14]. Общонационалните проучвания за признаване се оказаха предизвикателни в Австралия поради различията между държавите в наблюдението и лабораторните методи за Салмонела откриване [15]. Поради това предишните сравнителни проучвания бяха ограничени до изследване на салмонелоза в един щат, а именно Южна Австралия, и това проучване беше ограничено само до животни и животински продукти [15]. Предвид важността на нехранителните серотипове в NSW, предприехме проучвателен анализ на наличните данни за Салмонела серотипове в това състояние с цел да се опише разнообразието от серотипове при хората, както и хранителни продукти, домашни животни и диви животни, с цел информиране на бъдещи проучвания за приписване на източници.

Методи

Абстракция на данни

Салмонела данните бяха събрани от различни институти за наблюдение/диагностика на хора и животни: Системата за управление на инциденти, подлежаща на уведомление (NCIMS), NSW Food Authority (NSWFA), Австралийският регистър на здравето на дивата природа (ARWH), електронната здравна информационна система за дивата природа (eWHIS), Държавната ветеринарна диагностична лаборатория на NSW (SVDL), Националната система за наблюдение на ентеричните патогени (NEPSS) и голяма частна ветеринарна лаборатория, IDEXX Laboratories Pty Ltd. Кратко описание на всяка организация/система е предоставено в Допълнителен файл 1. Дадено припокриване между NCIMS и NEPSS, от последния бяха изискани само нечовешки данни. За всички останали набори от данни всички налични Салмонела-бяха извлечени положителни резултати. Данните бяха изключени, ако местоположението беше извън NSW или ако липсваше серотип, дата или произход на пробата.

Тъй като отделен изолат може да е бил включен в множество набори от данни, комбинираният набор от данни е скриниран за дубликати. Изолатите се считат за „дублирани“, ако произходът на пробата, серотипът и месец/година са идентични. Където е имало двусмислен термин за произход на пробата, напр. „Месо“, без допълнителна информация, изолатът се счита за дубликат, ако калъф за месо от всякакъв тип в друг набор от данни отговаря на другите изисквания на дубликат. Когато се подозира дубликат, напр. идентичен произход на пробата и серотип, но се различават с един месец, е приет консервативен подход и изолатите се считат за не дублирани.

Разнообразие и разпространение на серотипа

Изолатите бяха разпределени в 29 категории въз основа на произхода на пробата (фиг. 1). Списъците с подробните извадки са дадени в Допълнителен файл 2. За всяка категория са използвани честотни таблици за идентифициране на 10-те най-често срещани серотипа. Това е в съответствие с докладите за общественото здраве и други проучвания, в които обикновено се отчитат най-често срещаните пет или десет серотипа [6, 16,17,18]. Разнообразието от серотипове във всяка категория е описано с помощта на индекса на разнообразие на Симпсън. Индексът на разнообразието на Симпсън често се използва в екологията, за да се идентифицират разликите във видовото разнообразие между местата [19, 20]. Той е използван и за сравняване на разнообразието на Салмонела популации [21, 22]. Индексът е стойност, мащабирана между 0 и 1; по-високите стойности представляват по-голямо разнообразие. Разпределението на серотипове, обикновено изолирани от хора, беше изследвано за всеки произход на пробата. Освен това изследвахме разпределението на серотиповете по континуума добитък-храна-човек и на придружаващия интерфейс животно-дива природа.

салмонела

Блок-схема, подробно описваща категоризацията на Салмонела изолати от Нов Южен Уелс, Австралия, въз основа на произхода на пробата (н = 29 категории). Имайте предвид, че домашните птици включват както бройлери, така и слоеве

Резултати

Подробности за данните, използвани в това проучване, са показани в Таблица 1. След скрининга, 863 изолати бяха изключени от NEPSS и 1 изолат беше изключен от eWHIS, тъй като отговаряха на критериите за дубликат в друг набор от данни. Несеротипните положителни резултати бяха изключени от NCIMS (н = 2201), SVDL (н = 123), ARWH (н = 12) и NEPSS (н = 1). Останалите 49 872 Салмонела в този анализ бяха включени изолати, включващи 325 серотипа. Разделителната способност на молекулните данни се различава за всеки източник на данни. NCIMS и NSWFA съдържат по-подробни данни на молекулярно ниво, отчитащи типа MLVA съответно в 38,2 и 12,5% от изолатите. Като цяло данните за хората имат най-широко представяне с най-голям брой проби и най-подробните налични молекулярни данни (MLVA). За разлика от това, данните от животински проби бяха ограничени до типизиране на фаги, което се извършваше рядко. Предвид липсата на съпоставимост на данните при по-високи нива на молекулярна разделителна способност, по-нататъшните сравнения между категориите бяха ограничени до оценка на серотиповете.

Фигура 2 показва, за всяка пробна категория, броят на изолатите и серотиповете, индексът на разнообразие на Симпсън (д) и най-честият изолиран серотип. Пълен списък на десетте най-често изолирани серотипа във всяка категория е предоставен в Допълнителен файл 3. д варира от 0,30 (природна среда; ниско разнообразие) до 0,98 (месо от дивеч; голямо разнообразие). Като цяло медианата д е 0,86, илюстрирайки, че повечето извадкови категории имат високо ниво на серотипно разнообразие. С. Тифимуриумът беше най-високо класираният серотип за по-голямата част (15 от 29) от пробните категории.

Индексът на разнообразието на Симпсън (д) за всяка примерна категория. Примерните категории се класират в ред от най-различни до най-различни, с по-високи стойности на д отразяващо по-голямо разнообразие от серотипове в рамките на тази пробна категория. Дадени са и най-често изолираният серотип от всяка пробна категория и процентът на изолатите в пробната категория, включваща най-горния серотип. Monophasic-other се отнася до серотипове, различни от С. Тифимуриум, на който липсва Н антиген и поради това не могат да бъдат въведени като определен серотип. * Отнася се до храни, които не са от животински произход. ^ Subsp II ser 1,4,12,27: b: [e, n, x] (София)

Делът на десетте най-често изолирани серотипа, открити при хора във всяка пробна категория, е показан на фиг. 3. Както се очаква, серотиповете не са разпределени равномерно между пробните категории и нито една категория не е свързана с всичките 10 най-добри човешки серотипа. С. Тифимуриум, С. Инфантис и С. Bovismorbificans са били общи за по-голямата част от пробните категории (съответно 27, 23 и 25 от 29 категории); като цяло, С. Преобладава тифимуриумът. Имаше само две категории (естествена среда и месо от дивеч), от които С. Тифимуриум не е изолиран. С. Ентеритидис не е изолиран от животни от добитък (включително бройлери и кожи), но е спорадично изолиран в храна, домашни животни и влечуги. С. Paratyphi B Java е свързана предимно с три примерни категории, а именно морски дарове, природна среда и диви бозайници. С. Wangata, в по-малка степен, показва по-висока честота на изолиране при дивите видове.

Десетте най-често изолирани серотипа при хората и тяхната поява във всяка от другите категории проби. Броят на пробите и серотиповете от всяка пробна категория са посочени вляво. Картата на топлината дава процента на пробите от всяка категория проби, които споделят серотип с един от десетте най-често изолирани серотипа при хората. Сянката е пропорционален процент, вариращ от светло сиво (нисък процент на проби, приписван на този серотип) до тъмно сив (висок процент на проби, приписван на този серотип). * Месото от дивеч се отнася до месото от диво уловени кенгуру (н = 18), дива свиня (н = 1) и крокодил (н = 1). ^ Смесена се отнася до храна, която се състои от множество видове храни, например хамбургер може да бъде комбинация от говеждо месо (баничка), млечни продукти (сирене) и яйца (майонеза)

Фигура 4 показва припокриването между петте най-чести серотипа във всеки вид животни, свързаните с тях хранителни стоки и хората. Единственият серотип, който често се наблюдава при добитъка, свързаните с него хранителни стоки и хората, беше С. Тифимуриум. Други серотипове, като С. Bovismobificans и С. Rissen, са наблюдавани често при животни и свързани с тях хранителни стоки, но рядко се наблюдават при хора. За разлика от това, един серовар (С. София) обикновено е изолиран от хранителни продукти, получени от домашни птици, но сравнително рядко е изолиран от домашни птици и хора.

Пет най-често изолирани серотипа от четирите основни категории животни и броят и делът на тези серотипове в свързаните с тях хранителни стоки и хората. Засенчването е пропорционално на всички изолати от всеки тип проба. Напр. Засенчването на серотипите на говедата е пропорционално на останалите пропорции на серотипа на говедата. По-тъмното показва по-висок дял на изолатите, дължащи се на този серотип от тази категория. * M = монофазен ^ Subsp II ser 1,4,12,27: b: [e, n, x] (София)

Таблица 2 показва припокриването между серотипите при домашните животни и дивата природа. Съществуват съответно 268 и 133 изолати от кучета и котки, които са от серотип, който също е изолиран от дивата природа. Най-голямо сходство се наблюдава между дивите птици и котките, като 81% от изолатите при котките са от серотип, който също е изолиран от диви птици.

Дискусия

Австралия има една от най-високите честоти на човешка салмонелоза от която и да е развита страна [4,5,6, 23], но разпределението на серотиповете между различните гостоприемници е слабо разбрано и документирано. Това проучване предоставя най-изчерпателното описание на разпространението на Салмонела серотипове в NSW (и всъщност Австралия) към днешна дата, включително хора, хранителни продукти, животни (както домашни, така и диви) и околната среда. Когато бъдат последвани от подробни проучвания за разпространението при животни, тези резултати предоставят важна информация за бъдещи проучвания за приписване на източници.

Данни за Салмонела в NSW са силно изкривени към хората; повече от три четвърти от изолатите, включени в изследването, са от хора. Освен това, в повечето други източници на данни липсва подробно типизиране (като MLVA), с изключение на храните, което е очевидно очертание на наблюдението на общественото здраве. С. Тифимуриумът е приоритизиран от отделите за обществено здраве за молекулярен анализ, включително секвениране на целия геном [12], поради необходимостта да се наблюдава появата на нови щамове и да се прави разлика между изолатите на огнището [24]. Използването на тези технологии за разграничаване на свързани случаи се подкрепя в това проучване от относително ниския индекс на разнообразие на серотипове, изолирани от човешки проби (д = 0,68) вероятно поради големия дял на С. Тифимуриум изолати. Въпреки това, като се има предвид честотата на С. Тифимуриумът в повечето категории проби, ограничавайки тази технология до човешки изолати, ограничава капацитета за подробно определяне на източника.

Не всички Салмонела серотиповете, често срещани във фермите, в добитъка и в храната, също често са изолирани от хората. Фигура 4 илюстрира редица серотипове, които често са били изолирани както в добитъка, така и в свързаната с него хранителна стока, но рядко са били изолирани при хората. Известно е, че някои серотипове са адаптирани към гостоприемника, което означава, че те ще причинят заболяване/заразяване на един определен вид повече от други [29]. Например С. Дъблин - който е адаптиран към гостоприемника за говеда [29] - е изолиран от повече от една четвърт от проби от говеда, но по-малко от 0,1% от проби от хора (фиг. 4). Като такива, методи за наблюдение, които не серотипизират Салмонела изолира или използва независими от култура лабораторни техники, напр. PCR тестването на сокове от месо или проучвания за серообменност във фермата, може да не е най-подходящият метод за определяне на безопасността на храните или приноса на добитъка за човешките заболявания.

Изолацията на С. Ентеридитът в проби, различни от хора, е неочакван, тъй като се смята, че този серотип е екзотичен за Австралия [8, 9], а случаите при хора обикновено се приписват на пътувания [18]. Въпреки това ние показваме С. Ентеридит, който се среща в редица домашни проби (храна, домашни животни и диви животни). По-нататъшните изследвания, използващи секвениране на цели геноми, биха позволили по-добро разбиране на значението на тези източници за случаите при хора.

Доказано е, че домашните влечуги са важен източник на човешка салмонелоза в САЩ, Канада, Обединеното кралство и Европа [47,48,49,50], така че ниският дял на много често срещаните човешки серотипове при влечугите е неочакван. Това може да бъде обяснено частично от способността на влечугите да приемат широк спектър от серотипове, включително много свързани с влечуги серотипове [48]. Това беше илюстрирано в настоящото проучване с високия индекс на разнообразие за дивите влечуги (д = 0,97). Това обаче не им пречи да носят често наблюдаваните при хората серотипове, които често са серотиповете, свързани с предаването, свързано с влечугите [50]. Друга причина за това несъответствие може да бъде, че в NSW има строги разпоредби за собствеността на влечугите, включително задължително лицензиране от държавното правителство и изискването за закупуване на влечуги за домашни любимци от регулирани продавачи. Тези фактори могат да представляват бариера за притежанието на влечуги за домашни любимци, което би намалило контакта между влечугите за домашни любимци и хората и следователно количеството на свързаната с влечуги салмонелоза.

Тези данни не са достатъчни за оценка на приноса на дивата природа към човешката салмонелоза в NSW. Бъдещите проучвания биха се възползвали от разглеждането на местоположението на животните, взети от пробите, тъй като проучванията показват, че по-вероятно е дивите животни от градската среда да се хвърлят Салмонела отколкото дивата природа, разположена в по-отдалечени места [51,52,53]. По същия начин замърсяването на околната среда във фермата също има потенциал да се разпространи в наивни популации от диви животни [27, 54,55,56], така че дивата природа в близост до имоти може да бъде непропорционално заразена. Антропогенните фактори - като местата за изхвърляне на отпадъци и наличието на станции за хранене на диви животни - влияят върху диетата и социалните взаимодействия на дивата природа, което от своя страна може да повлияе на скоростта, с която дивата природа е изложена и предава патогени като Салмонела [52, 57]. По-голямата резолюция на свързаността на изолатите чрез секвениране на целия геном също би улеснило по-доброто разбиране на Салмонела предаване между хората и дивата природа.

Ограничения

Заключение

Това проучване интегрира Салмонела данни за хора, храна, добитък, домашни животни и диви животни за първи път в Австралия. Откриваме, че данните от наблюдението се състоят предимно от човешки данни и че в други области липсват нито данни, нито подходящото ниво на молекулярен скрининг, за да се даде възможност за стабилно приписване на източника. Въпреки това установяваме, че макар предаването чрез храна да е било силно подкрепено като основен източник на човешка салмонелоза, алтернативните пътища като взаимодействия с животни и околната среда се нуждаят от допълнително обмисляне.