Nasopharyngeal colonization by pathogenic bacteria: effect of polymorphisms in innate immune genes of young children

Nasopharyngeal bacteria can asymptomatically colonize the nasopharynx of infants and young children but are also associated with the development of respiratory infections and diseases. Such nasopharyngeal bacteria include Streptococcus pneumoniae, Moraxella catarrhalis, Haemophilus influenzae and Staphylococcus aureus. The host defense against invading pathogens is largely relies germline-encoded pattern recognition receptors (PRR), which are expressed on the cells of innate immunity, and different cytokines. These include toll-like receptors (TLR), mannose-binding lectin (MBL) and different cytokines such as IL-17A. Single nucleotide polymorphisms (SNP) in these receptors and cytokines have been reported. The aim of this study was to investigate genetic polymorphisms in the genes for TLR2, 3 and 4, MBL as well as for IL-17A and their associations with nasopharyngeal pathogenic bacterial colonization during a two-year follow-up. The study revealed that polymorphisms in TLRs, MBL2 and IL17A are associated with the nasopharyngeal bacterial colonization in young children. Healthy young (2.6 months of age) children with variant types of MBL2, TLR2 R753Q or TLR4 D299G had an increased risk to be colonized by S. pneumonia, S. aureus or M. catarrhalis, respectively. Moreover, variant types of MBL2 in healthy children with might facilitate human rhinovirus (HRV)-induced S. pneumoniae colonization at 2.6 months of age. The polymorphism of TLR4 D299G was shown to be associated with M. catarrhalis colonization throughout the whole two-year follow-up (2.6, 13 and 24 months of age) and also with the bacterial load of this pathogen. Also, the polymorphism of IL17A G152A was shown to be associated with increased risk to be colonized by S. pneumoniae at 13 and 24 months of age. Furthermore, the results suggest that IL17A G152A has an effect on production of serum IL-17A already at young age. In conclusion, the results of this study indicate that polymorphisms in the key PRRs and IL17A seem to play an important role to colonization of S. pneumoniae, M. catarrhalis, and S. aureus in healthy young Finnish children. The nasopharyngeal colonization by these pathogenic bacteria may further promote the development of respiratory infections and may be related to development of asthma and allergy in the later life of children. These findings offer a possible explanation why some children have more respiratory infections than other children and provide a rational basis for future studies in this field.

Epstein-Barr-viruksen antigeeniosoitustestin kehittäminen

Epstein-Barr-virus (EBV) aiheuttaa mononukleoosia eli pusutautia, joka ilmenee yleensä murrosiällä tai nuorella aikuisiällä. Mononukleoosissa on tyypilliset nielutulehduksen oireet, minkä takia sitä on vaikea erottaa muiden taudinaiheuttajien aiheuttamista nielutulehduksista. Erotusdiagnostiikan käyttö nielutulehduksessa on oleellista, koska vain Streptokokki-bakteerien aiheuttamat nielutulehdukset vaativat antibioottihoitoa. Akuutin EBV-infektion pikadiagnostiikka perustuu nykyisellään infektion seurauksena muodostuvien heterofiilisten vasta-aineiden mittaamiseen verestä. Niiden mittaamisessa on useita ongelmia, koska useilla lapsilla niitä ei muodostu lainkaan ja vanhemmillakin niitä muodostuu yleensä vasta viikon päästä mononukleoosin oireiden alkamisesta. Mittaamalla EBV:n antigeeneja saataisiin positiivinen testitulos vasta-ainetestiä nopeammin. EBV:lle ei ole kuitenkaan kehitetty antigeeniosoitustestiä todennäköisesti siksi, että EBV:n erittymisen terveiden viruksen kantajien limakalvoille uskotaan olevan ongelma antigeenitestauksessa. Diplomityön tavoitteena oli kehittää akuutin EBV-infektion pikadiagnostiikkaan soveltuva limakalvonäytteestä tehtävä immunometrinen antigeeniosoitustesti. Työssä kehitettiin uusia polyklonaalisia vasta-aineita sekä testattiin kaupallisia vasta-aineita. Vasta-aineiden toimintaa tutkittiin immunomäärityksissä kokonaista EBV:ta ja puhdistettuja proteiiniantigeeneja vastaan. Monoklonaalisten vasta-aineiden kehitys lopetettiin ennen varsinaista tuottoa, koska ensin kehitetyt polyklonaaliset vasta-aineet eivät tunnistaneet natiivia virusta vaan pelkästään immunisointeihin käytetyt rekombinanttiset kohdeproteiinit. Kaupallisista vasta-aineista yhdellä onnistuttiin kehittämään tiettävästi maailman ensimmäinen immunometrinen EBV-antigeeniosoitustesti, jossa saatiin tunnistus sekä natiivilla EBV:lla että puhdistetulla proteiiniantigeenilla. Testin herkkyys proteiiniantigeenilla oli hyvä (4 pM) ja puhdistetulla EBV-virusvalmisteellakin todennäköisesti riittävä (6,2×106 viruspartikkelia/ml) kliiniseen diagnostiikkaan. Testillä ei kuitenkaan saatu suppeasta mononukleoosipotilaiden nielunäyteaineistosta yhtään EBV-positiivista tulosta. Referenssiksi tilatut PCR-testit osoittivat näytteiden EBV-pitoisuuksien olevan liian alhaisia osoitettavaksi kehitetyllä EBV-antigeeniosoitustestillä. PCR-testauksessa mononukleoosipotilaiden nielunäytteistä osoitettujen alhaisten EBV-määrien perusteella spekuloitiin, että olisiko edustavin näytteenottopaikka akuutissa EBV-infektiossa sittenkin nielun sijaan nenänielu. Myös kirjallisuudesta löytyi tälle tukea. EBV-antigeeniosoitustestin osoitettiin toimivan hyvin standardinäyte-materiaalilla. Testikehitysprojektin jatkon kannalta oleellista on kuitenkin vielä selvittää laajemmalla kliinisellä näyteaineistolla, mistä EBV:n antigeeneja pitäisi osoittaa akuutissa EBV-infektiossa ja ovatko niiden pitoisuudet riittävän korkeita.