Trichinella spiralis ja Trichinella nativa -loisten erittyminen ulosteisiin rotalla kokeellisen infektion jälkeen

Trichinella-suvun loiset ovat maailmanlaajuisesti levinneitä sukkulamatoja, jotka ovat infektiivisiä useille eläinlajeille ja tarttuvat myös ihmiseen. Loiset aiheuttavat ongelmia muun muassa lihateollisuudessa, haittaavat tuotantoeläinten terveyttä ja ovat elintarviketurvallisuusriski. Eri Trichinella-lajien infektiivisyys eri isäntäeläinlajeissa vaihtelee. Esimerkiksi Trichinella spiralis aiheuttaa rotassa voimakkaamman infektion kuin Trichinella nativa, mutta syytä loislajien erilaiseen infektiviteettiin samassa isäntäeläinlajissa ei tiedetä. Trichinella-loisten elämänkiertoon kuuluu sekä enteraali- eli suolistovaihe että parenteraalivaihe eli suoliston ulkopuolella tapahtuva vaihe. Vielä on epävarmaa, missä vaiheessa elämänkiertoa loislajien selviytyminen rotassa eroaa toisistaan. Tutkielmani kokeellisen osuuden tarkoituksena oli selvittää rotan ulosteita tutkimalla, kiinnittyykö toinen tutkituista Trichinella-lajeista (T. spiralis tai T. nativa) paremmin suolen seinämään ja tuleeko toinen nopeammin ulos suolesta. Mikäli rotan heikosti infektoivat T. nativa -loiset tulevat T. spiralis -loisia nopeammin ulosteen mukana ulos suolistosta, voidaan olettaa suolistovaiheen immuunipuolustuksen olevan ainakin osatekijä rotan kyvyssä puolustautua T. nativa –infektioita vastaan. Työ suoritettiin infektoimalla kuusi rottaa T. spiralis -loisella ja kuusi rottaa T. nativa -loisella. Lisäksi tutkimuksessa oli mukana kolme kontrollirottaa, joita ei infektoitu. Rottien ulosteet kerättiin seitsemän viikon ajalta, ja näytteet tutkittiin FLOTAC-menetelmällä. Ulosteista etsittiin Trichinella-loisten aikuis- ja toukkamuotoja. Ulostenäytteistä ei löytynyt yhtään loista. Kokeen jälkeen rotat lopetettiin ja niiden suolet tutkittiin, mutta suolistakaan ei löytynyt loisia. Lopetettujen eläinten lihasnäytteitä tutkimalla eläinten todettiin infektoituneen kyseessä olleelle loislajille tyypillisellä voimakkuudella. Kontrollirotista ei löydetty loisia. Koska rottien ulosteista tai suolista ei löytynyt loisia huolimatta onnistuneista infektoinneista, voidaan todeta käytetyn menetelmän olleen kokeeseen sopimaton. Mikäli loisia olisi löytynyt ulosteista, olisi ollut tarpeellista verrata eri lajeilla infektoitujen ryhmien tuloksia. Tieto siitä, tapahtuuko rotan suolistossa jotain, mikä heikentää toisen Trichinella-lajin infektiivisyyttä, olisi ollut merkittävä. Saadut tulokset olisivat olleet hyödyksi pohdittaessa parempia keinoja Trichinella-tartuntojen ennaltaehkäisyyn ja infektioiden hoitoon.

Quorum sensing in the plant pathogen Erwinia carotovora subsp. carotovora

Erwinia carotovora subsp. carotovora (Ecc) is a Gram-negative enterobacterium that causes soft-rot in potato and other crops. The main virulence determinants, the extracellular plant cell wall -degrading enzymes (PCWDEs), lead to plant tissue maceration. In order to establish a successful infection the production of PCWDEs are controlled by a complex regulatory network, including both specific and global activators and repressors. One of the most important virulence regulation systems in Ecc is mediated by quorum sensing (QS), which is a population density -dependent cell-to-cell communication mechanism used by many Gram-negative bacteria. In these bacteria N-acylhomoserine lactones (AHSL), act as diffusible signaling molecules enabling communication between bacterial cells. The AHSLs are structurally diverse and differ in their acyl chain length. This gives the bacteria signaling specificity and enables the recognition and communication within its own species. In order to detect and respond to the AHSLs the bacteria use QS regulators, LuxR-type proteins. The aim of this study was to get a deeper understanding of the Ecc QS system. In the first part of the study we showed that even different strains of Ecc use different dialects and of physiological concentrations, only the cognate AHSL with the correct acyl chain is recognized as a signal that can switch on virulence genes. The molecular basis of the substrate specificity of the AHSL synthase ExpI was investigated in order to recognize the acyl chain length specificity determinants of distinct AHSL synthases. Several critical residues that define the size of the substrate-binding pocket were identified. We demonstrated that in the ExpISCC1 mutations M127T and F69L are sufficient to change the N-3-oxohexanoyl-L-homoserine lactone producing ExpISCC1 to an N-3-oxooctanoyl-L-homoserine lactone (3-oxo-C8-HSL) producing enzyme. In the second study the means of sensing specificity and response to the AHSL signaling molecule were investigated. We demonstrated that the AHSL receptor ExpR1 of Ecc strain SCC3193 has strict specificity for the cognate AHSL 3-oxo-C8-HSL. In addition we identified a second AHSL receptor ExpR2 with a novel property to sense AHSLs with different acyl chain lengths. In the absence of AHSLs ExpR1 and ExpR2 were found to act synergistically to repress the virulence gene expression. This repression was shown to be released by addition of AHSLs and appears to be largely mediated by the global negative regulator RsmA. In the third study random transposon mutagenesis was used to widen the knowledge of the Ecc QS regulon. Two new QS-controlled target genes, encoding a DNA-binding regulator Hor and a plant ferredoxin-like protein FerE, were identified. The QS control of the identified genes was executed by the QS regulators ExpR1 and ExpR2 and as expression of PCWDE genes mediated by the RsmA repressor. Hor was shown to contribute to bacterial virulence at least partly through its control of PCWDE production, while FerE was shown to contribute to oxidative stress tolerance and in planta fitness of the bacteria. In addition our results suggest that QS is central to the control of oxidative stress tolerance in Ecc. In conclusion, these results indicate that Ecc strain SCC3193 is able to react and respond both to the cognate AHSL signal and the signals produced by other bacterial species, in order to control a wide variety of functions in the plant pathogen Ecc.