Brachyspira סרפולינה טרפונמה Serpulina Treponema spp

Brachyspira ( סרפולינה )טרפונמה Serpulina (Treponema) spp.

Brachyspira hyodysenteriae (Serpulina hyodysenteriae) swine dysentery (bloody scours) Brachyspira pilosicoli the agent of porcine intestinal spirochetosis Zoonosis? ? Brachyspira innocens ספרופיט במע' העיכול של חזירים וכלבים Treponema paraluis-cuniculi (cuniculi) vent disease : בארנבת מחלה שפירה באיזור הגניטלי והפרינאום

תכונות: l l l אנארובים, בעלי תנועה לרוב קשורים למאכסנים ספציפיים נמצאים בחלל הפה, המעיים, ואיזור מע' המין בבעי"ח ובני אדם

Brachyspira hyodysenteriae אנטיגנים: l l 4 סרוברים מוצעים )אנטיגן מסיס( המעטפת החיצונית מכילה את האנטיגנים החלבוניים המגרים את המע' החיסונית

סביבת חיים: l l l : B. hyodysenteriae במע' העיכול של חזירים, חולדות ועכברים. מופרש בחזירים לתקופה העולה על 3 חודשים באדמה נהרס תוך 84 -42 שעות

פתוגנזה: l l l : B. hyodysenteriae הדבקה אורו-פקאלי חודר לתאי goblet של רירית המעי הגס ומתרבה ב- crypts of leiberkuhn גורם להפרשה מוגברת של ריר, בצקת ונקרוזה של הרירית. המעי הוא היפראמי ומדמם

פתוגנזה: l l הליקויים מתרכזים באיזור הציקום ) , (cecum קולון ורקטום. הרירית מכוסה בשכבה של ריר שקוף/אפרפר – • בתחילה עם טיפות דם • בהמשך עם דם, פיברין מעט רקמה פיברוטית • במקרים מתקדמים רואים בעיקר שכבה צהובה/ ירקרקה של רקמה נקרוטית.

Brachyspira hyodysenteriae within the crypts

The whole cell surface progressively becomes colonized by attached spirochaetes, forming a “false brush border”. 9

Virulence Factors • Genes predicted to encode 15 proteases and six haemolysins, some of which may be involved in disruption and shedding of colonic enterocytes, exposing the underlying lamina propria to polymicrobial invasion and inflammation. • The LOS in B. hyodysenteriae has been shown to induce local inflammation in the colon. 10

Colonized monolayers demonstrated accumulation of actin at the cell junctions, loss of tight junction integrity, condensation and fragmentation of nuclear material consistent with apoptosis, and a significant up-regulation of interleukin 1 beta and interleukin-8 expression Epifluorescent micrographs illustrating ZO-1 integrity in Caco-2 cell monolayers. Monolayers grown in DMEM (A), and exposed to B. pilosicoli 95/1000 for 6 h (B). In the control cells the ZO 1 distribution is regular and limited to the junctions, which are intact. After 6 h incubation with B. pilosicoli the tight junctions are disrupted and the ZO-1 is punctuated and has migrated towards the cytoplasm (arrow). Photographs taken at a magnification of X 100. Naresh R, Song Y, Hampson DJ - PLo. S ONE (2009) The Intestinal Spirochete Brachyspira pilosicoli Attaches to Cultured Caco-2 Cells and Induces Pathological Changes 11

Virulence Factors • Random transfer of ~7. 5 Kb fragments of DNA between B. hyodysenteriae strains by two bacteriophage-like genes for the gene transfer agent (GTA) VSH-1. Other Brachyspira species contain similar GTAs, but it is not known whether these allow transfer of DNA across species barriers. • chemotaxis and motility: • adaptation of B. hyodysenteriae to a gut lifestyle, a large number of genes associated with chemotaxis & motiliy aid incolonizing the colonic crypts and goblet cells, inducing profuse mucous production/ 12

תסמונת קלינית: l ירידה בתאבון -/+ חום שלשול רירי, דמי, נוזלי התייבשות חולשה קהקסיה l עד %05 תמותה. l l l

אבחון: l l סימנים קליניים היסטלולגיה של הקולון זיהוי אנטיגן: שדה אפל צביעה ביולוגית אימונופלאורסנציה בידוד חיידק: מצעים סלקטיבים + אנטביוטיקה מבדילים בין ב. היודיסנטריאה לבין ב. אינוסנס ע"י עוצמת הבטא המוליזה ותכונות ביוכימיות. l PCR

חיסון וחסינות: l l לאחר הדבקה: עמידות לגזעים הומולוגיים חיסון מומת מפחית הפרשה, מוריד את חומרת המחלה

טיפול: l l l מינונים טרפיוטיים של אנטיביוטיקה במי השתייה. יש לעקוב אחרי הטיפול הודות לזנים עמידים. פניצילין, אמפיצילין, צפלוטין, טילוזין, ביטרצין, טיאמולין, וירג'יניאמיצין. תכנית לטיפול בנשאים. ניקוי וחיטוי.

1996 Serpulina pilosicoli sp. nov. , the agent of porcine intestinal spirochetosis DJ Trott, TB Stanton, NS Jensen, GE Duhamel, JL Johnson and DJ Hampson School of Veterinary Studies, Murdoch University, Western Australia, Australia. Phenotypic and genetic traits of porcine intestinal spirochete strain P 43/6/78 T (= ATCC 51139 T) (T = type strain), which is pathogenic and weakly beta-hemolytic, were determined in order to confirm the taxonomic position of this organism and its relationships to previously described species of intestinal spirochetes. (Biochemical, cultural and molecular characteristics), indicate that intestinal spirochete strain P 43/6/78 T represents a distinct Serpulina species. Therefore, we propose that strain P 43/6/78 should be designated as the type strain of a new species, Serpulina pilosicoli. International Journal of Systematic Bacteriology, Vol 46, 206 -215, Copyright © 1996 by the International Union of Microbiological Societies

Brachyspira pilosicoli l l The pathogenic intestinal spirochaete Brachyspira pilosicoli forms a diverse recombinant species demonstrating some local clustering of related strains and potential for zoonotic spread Besides colitis, a spirochaetaemia with B. pilosicoli has been recorded in immunocompromised or debilitated human beings and systemic spread involving the liver also has been described in experimentally infected chickens Mappley LJ, Tchórzewska MA, Nunez A, Woodward MJ, La Ragione RM: Evidence for systemic spread of the potentially zoonotic intestinal spirochaete Brachyspira pilosicoli in experimentally challenged laying chickens J Med Microbiol 2013, 62: 297 -302. 18

Isolation of Serpulina pilosicoli from Rectal Biopsy Specimens Showing Evidence of Intestinal Spirochetosis Nicolle L. Trivett-Moore, 1 Gwendolyn L. Gilbert, 1 Carmella L. H. Law, 2 Darren J. Trott, 3 and David J. Hampson 3, * Division of Veterinary and Biomedical Sciences, Murdoch University, Murdoch, Western Australia 6150, Australia Journal of Clinical Microbiology, January 1998, p. 261 -265, Vol. 36, No. 1. Histologic evidence of intestinal spirochetosis (IS) was found in 22 of 41 (53. 7%) rectal biopsy specimens from homosexual men attending a sexually transmitted diseases clinic. Serpulina pilosicoli was cultured from 11 of the IS-positive biopsy specimens 50%) ) and from 2 specimens (10. 5%) in which spirochetes were not observed. The association between seeing spirochetes in biopsy specimens and isolating S. pilosicoli was statistically significant , clearly indicating that this spirochete is the agent of IS.

2006 Potential for Zoonotic Transmission of Brachyspira pilosicoli David J. Hampson, * Sophy L. Oxberry, * and Tom La* *Murdoch University, Murdoch, Western Australia, Australia Anaerobic intestinal spirochetes of the genus Brachyspira colonize the large intestine (1). Most Brachyspira species have a restricted host range, whereas Brachyspira (formerly Serpulina) pilosicoli colonizes a variety of animal and bird species and humans. B. pilosicoli is an important colonic pathogen of pigs and chickens (2). It occurs at high prevalence rates in humans in developing countries Emerging Infectious Diseases • www. cdc. gov/eid • Vol. 12, No. 5, May 2006 869 20

Histologic studies have suggested: l spirochetes are present in 2. 5 to 9% of rectal biopsy specimens from unselected Europeans , but are more common (9 of 14; 64%) in biopsy specimens from individuals in southern India and are present in 30 to 39% of biopsy specimens from homosexual men in western societies. l Studies involving selective culture for spirochetes have established that they can be isolated from the feces of only 1. 2 to 1. 5% of unselected individuals in the United Kingdom and Australia, while they were isolated from 12 of 27 (44%) samples from untreated human immunodeficiency virus (HIV)-positive homosexual males in Germany. (14) Division of Veterinary and Biomedical Sciences, Murdoch University, Murdoch, Western Australia 6150, Australia

Transmission electron microscopic view of sectioned rectal biopsy specimen showing a "false brush border" of intestinal spirochetes attached by one end to the mucosa, with minimal disruption of the microvilli. Bar, 3 µm. Transmission electron micrograph of sectioned rectal biopsy tissue showing spirochetes on the mucosal layer of rectal epithelial cells, invaginated into the terminal web of the cells. Bar, 0. 5 µm. Division of Veterinary and Biomedical Sciences, Murdoch University, Murdoch, Western Australia 6150, Australia

Treponema paraluis-cuniculi l l l מתאכסן בארנבות בפצעים באזור הפתח הגניטלי וסביבו ). (vent מתפשט לקשרי הלימפה המקומיים. מועבר במגע מיני ומהאם לוולדות.

l l l עובר לאיזור הפנים בהדבקה עצמית. מתבטא בווסיקולות ) (vesicles קיבים וגלדים. יתכן מצב של נשאות סמויה. אינו עובר לבע"ח אחרים או בני אדם. טיפול בפניצילין. Cutaneous lesions typical of Treponema cuniculi infection, rabbit ) (Merck Veterinary Manual

l l l עובר לאיזור הפנים בהדבקה עצמית. מתבטא בווסיקולות ) (vesicles קיבים וגלדים. יתכן מצב של נשאות סמויה. אינו עובר לבע"ח אחרים או בני אדם. טיפול בפניצילין.

בורליה Borrelia spp l ספירוכטות המותאמות להעברה ע"י קרציות. l טפילי דם של בני אדם, יונקים אחרים ועופות. l מיקרוארופיליים אך רובם גדלים גם באופן אנארובי.

Borrelia burgdorferi l גורם ל- Lyme disease בבני אדם וכלבים. l תואר לראשונה ב- Lyme, Conneticut ב-5791. l נמצא בקרציות ב-1891, ודווח ראשון בבע"ח ב-4891. l יתכן קשר להפלות בבקר )מערב ארה"ב( ) B. coriaceae נחשב לגורם של foothill abortion

B. burgdorferi spirochetes persist in a latent state in midguts of infected ticks for many months. After a tick attaches to a mammalian host and ingests a bloodmeal, spirochetes multiply and efficiently move to the salivary glands. ב. בורגדופריי מועבר לאדם דרך הרוק של הקרצית ונשאר בעור באיזור . העקיצה במשך מספר ימים עד לפיזורו בגוף דרך מחזור הדם ספירוכיטים אלו נמצאים במספרים קטנים במחזור הדם של יונקים . נגועים אך חודרים היטב לקרציות לאחר הצמדתן NIAID, NIH, Laboratory of Human Bacterial Pathogenesis l l 28

סביבת חיים: l מאגר במכרסמים וצבאים ) (white tailed deer

סביבת חיים: l החיידקים מועברים ע"י קרציות מסוג Ixodes וחרקים מוצצי דם אחרים. התחלואה היא בעיקר l בקיץ ובאביב )ארה"ב ואירופה(. עובר גם דרך פצעים l משליה או שתן מזוהם.

פתוגינזה: l חדירה לעור, התפשטות לדם ולנוזל הלימפטי, התרכזות בקשרי לימפה ובסינוביה של הפרקים. l ממברנה סינובילית: villus hypertrophy vascular congestion התפתחות של פוליקולות לימפטיות יצירה והרס של סחוס ועצם תסנין לימפוציטרי ופולימורפונוקליארי. l פיזור לכליות, מע' העצבים, לב ומע' המין

גורמי אלימות ליפו-פרוטאין של המעטפת החיצונית ) Outer surface lipoprotein A (Osp. A l l l מהווה את גורם העלימות העיקרי מבין כל הליפו-פרוטאינים של המעטפת החיצונית ) (F-B מעודד שחרור מהנויטרופילים גם סופר-אוקצידים וגם גראנולות מהליזוזימים אשר תורמים לדלקות בפרקים וכאב. נקשר לפלזמינוגן שנהפך לפלזמין ) הפלזמין מעכל את המטריקס החוץ-תאי אשר מסייע בפיזור החיידק. אנטיגן המשרה הגנה ראשונית immunoprotective antigen נוגדנים נגד Osp. A מסוגלים לגרום להשמדת החיידק ) בעזרת משלים- (complement

: אנטיגנים Osp העיקרים הם חלבונים במעטפת החיצונית (Outer surface protein) Osp יציבות אנטיגנית של כל Dr. Russell C. Johnson , Yale Journal of Biology and Medicine l l

Osp antigen expression changes on the bacterial surface in response to tick feeding and again after infection of a warm-blooded host, such as dogs, horses, or humans. In response to infection, horses develop antibodies to these Osp proteins and testing for antibodies to specific Osp antigens can assist in the diagnosis of infection and Lyme disease. B. burgdorferiregulates its outer surface protein expression depending on its environment. In the tick’s gut, Osp. A is expressed. During tick feeding, the bacteria leave the tick’s mid gut and express Osp. C on their surface. Osp. C expression is maintained early during infection. In response to the environment in the horse’s body, bacteria again change their surface expression – Osp. C disappears and Osp. F is expressed in the chronic infection stage. 34

Animal Health Diagnostic Center Osp. A– positive values for antibodies to Osp. A are typically observed in vaccinated horses. Osp. A is expressed while B. burgdorferipersists in the tick mid-gut and also while the bacteria are cultured in-vitro. Osp. C– has been found to be a valuable indicator of early infection with B. burgdorferi. Antibodies to Osp. C can be detected as early as 3 weeks after infection. Antibodies to Osp. C start to decline after 7 -11 weeks and become undetectable by 4 -5 months after infection. Osp. F– is an indicator of chronic infection. Antibodies to Osp. F are detectable by 5 -8 weeks after infection and are maintained at high levels afterwards. Horses with positive antibody values to Osp. F and negative antibody values to Osp. C are considered to be infected with B. burgdorferi for at least 5 months 35

: סוסים : תוארו l Encephalitis, arthritis & panuveitis ( "inflammation of the uvea", or the middle layer of the eye. The uvea consists of three structures: the iris, the ciliary body, and the choroid) . דלקת מוח: לרב שינויי התנהגות, עצבנות , laminitis , shifting lameness , דלקת פרקים: נפיחות stiffness תתכן עליה בחום l l l

: תסמונות קליניות אריטמה ונפיחות באזור העקיצה l characteristic "bull's-eye" rash, erythema migrans

בני אדם l l קשיון פרקים ועורף. כאבי ראש. Lymphadenopathy לאחר שבועות או חודשים יתכן התפתחות של דלקת קרום המוח או דלקת שריר הלב.

כלבים l l חום, צליעה ). (shifting lameness דלקת פרקים העובר מפרק לפרק פרקים נפוחים, חמים וכואבים. ייתכן והופך מחלה לכרונית. תיתכן מעורבות כלייתית או של הלב

A survey of tick-borne bacteria and protozoa in naturally exposed dogs from Israel. Baneth G, Breitschwerdt EB, Hegarty BC, Pappalardo B, Ryan J. Koret School of Veterinary Medicine, Hebrew University of Jerusalem, Rehovot, Israel. baneth@agri. huji. ac. il Antibody reactivity against seven bacterial or protozoal pathogens was measured in sera derived from 40 dogs suspected of a tick-borne disease. Sera from 73% (29/40) of the dogs reacted with three or more test antigens. Seroreactivity was most prevalent to Babesia canis antigen (90%) followed by Babesia gibsoni (75%), Ehrlichia canis (63%), Rickettsia conorii--Moroccan strain (58%), Rickettsia conorii--Israeli strain no. 2 (28%), Borrelia burgdorferi (10%) or Bartonella vinsonii (berkhoffii) (10%). Seroconversion documented in seven dogs, supported an acute phase diagnosis of ehrlichiosis in four dogs, R. conorii infection in three dogs and babesiosis in one dog. In the remaining dogs, correlation of clinical abnormalities with increased seroreactivity was not established through the design of this study. Although Lyme borreliosis has not been reported in people in Israel, Western blot analysis for antibodies reactive to B. burgdorferi identified genus-specific antiflagellin antibodies indicating that dogs in Israel are exposed to a Borrelia species. Identification of species-specific seroreactivity was not possible and infection with a Borrelia species other than B. burgdorferi is likely. Seroreactivity to B. vinsonii (berkhoffii) in dogs outside the USA is reported here for the first time. Vet Parasitol. 1998 Jan 31; 74(2 -4): 133 -42. 40

בקר: , Arthritis, nephritis, pneumonitis, myocarditis laminitis l l l לרב לא נצפים סימנים קליניים. צליעה, פרקים נפוחים, כאב, חום, laminitis אודם על רקמת העטין החיידק נמצא בשתן ובקולוסטרום בפרות נגועות )העברה אופקית? ( החיידק בודד מהדם, מנוזל פרקים ומנפלים. בודד בחלב אך מושמד בפיסטור

: אבחון זיהוי החיידק בסינובה שדה אפל l גיזמה l F. A. l Kelley’s medium בידוד קשה – מצע Dr. Russell C. Johnson , Yale Journal of Biology and Medicine ( בדיקה בשדה אפל )פעם בשבוע סרולוגיה Indirect F. A. ELISA Lyme Disease Multiplex Testing for Horses (Cornell) P. C. R Restriction endonuclease l l

חסינות: l l לא נמצא Ig. M בכלבים עם דלקות פרקים )ההדבקה לפני כן( חיסון מומת לכלבים מעל 21 שב' – 2 מנות בהפרש של 3 שב' דחף שנתי

טיפול: l הדברת קרציות l אנטביוטיקה: פניצילין + סינטטים, טטראציקלינים בסוסים נצפה החמרה בסימנים הקליניים לאחר התחלת הטיפול אשר מיוחס להפרשת טוקסינים כאשר החיידקים מתים. l לטפל בכלבים עם כייל אשר טרם פיתחו סימנים l

B. anserina l בורליוזיס באווזים, תרנגולות, ברווזים, הודים, יונים וציפורי נוי סביבת חיים: l l מאגר בציפורים ועופות מועבר ע"י הקרציות: Argas persia, A. miniatus, A. reflexus Transovarial transmission נשאר כ-3 חודשים בקרציה בצורה ספירלית, ואז עובר לצורה גרנולרית – שלב מדביק ביותר.

תכונות: l ספירלה בצורה קפיצית, אורך 8 -20 um ורוחב . 0. 3 um l נצבע בגימזה. l אינו צומח במצעים . in vitro l גידול בביצים מועברות.

אנטיגנים: l l דופן החיידק מכיל muramic acid + ornathine חלבוני המעטפת החיצונית מקנים antigenic ) variability רק . (B. Anserina שוני אנטיגני בין הגזעים אנטיגן מסיס נמצא בדם העופות 01 -4 ימים לאחר הדבקה

פתוגנזה: l l לאחר עקיצה, מעבר בדם והתרבות בטחול ובאיברים נוספים החיידק יוצר חלבון עם פעילות דומה לטרומבופלסטין הגורם לליזיס של כדוריות אדומות מופיעים cold agglutinins בפלזמה לאחר כ-5 ימים המעודדים erythrophagocytosis אנמיה מירידה בכמות של כדוריות אדומות

: תמונה קלינית . חום, דכאון, שלשול, אנמיה, מוות l l l An enlarged spleen with petechial or ecchymotic hemorrhages Occasionally, the liver may be swollen and contain focal areas of necrosis. Kidneys may be enlarged and pale. A green, catarrhal enteritis is common.

חסינות: l עופות העוברות את השלב האקוטי מיצרים נוגדנים המגינים לכ-6 חודשים: . strain specific l קיים חיסון המיוצר בביצים מעוברות. אפרוחים מתחת ל-6 שבועות אינם מתחסנים. נוגדנים בבגרות מחוסנות מעוברות דרך הביצה ומקנים הגנה לאפרוח במשך שבועיים.

אבחון: l l l משטח דם ישיר בשדה אפל או phase contrast משטח דם ישיר או משטח טחול – גיזמה אימונופלואורסנציה ). (F. A טיפול: הדברת קרציות. l פנצילין, טטראציקלין, טילוזין, אריטרמיצין, l ספקטינומיצין.

B. theileri – tick spirocheatosis l l l פוגע בבקר, צאן וסוסים. דרום אפריקה, אוסטרליה, צפון אמריקה ואירופה. מועבר ע"י: . Rhipocephalus spp. & Boophilus spp המופע הקליני דומה לאנאפלזמה קלה. מתבטא בחום, ירידה במשקל, חולשה, אנמיה, החלמה. אבחנה: זיהוי החיידק בזמן המחלה האקוטית )חום(. l l שדה אפל, גימזה, FA לא ניתן לבודד in vitro אלא בביצים מעוברות או תרביות רקמה.