"Uudet" uhkaavat Bartonella-bakteerit

Summary: Emerging Bartonella-bacteria

Tioglykolaattiputki bakteerien tunnistuksen apuna

Teimme opinnäytetyömme HUSLABin Kliinisen mikrobiologian vastuualueen bakteriologian osaston pyynnöstä.Osastolla toivottiin, että opinnäytetyömme auttaisi bakteriologian osaston työntekijöitä paremmin hyödyntämään päivittäin märkäviljelytyöpisteissä käytettävistä tioglykolaattiputkista saatavaa informaatiota. Opinnäytetyömme on jatkoa vuonna 2005 tehdylle opinnäytetyölle Oppimismateriaali gramvärjäyksestä, joka on myös tehty HUSLABin bakteriologian osastolle. Opinnäytetyössämme tutkimme, miten eri anaerobit ja aerobit bakteerilajit kasvavat tioglykolaattiputkessa, sekä miten tätä tietoa voitaisiin käyttää hyödyksi bakteerien alustavassa tunnistuksessa ja esimerkiksi jatkotunnistustestejä valittaessa. Tutkittavia bakteerilajeja oli 20 ja yksi sieni. Bakteerilajit valittiin niin, että jokaisesta ryhmästä tulisi ainakin yksi tyypillinen esimerkki. Valokuvasimme tulokset ja valmistimme kuvallisen materiaalin HUSLABin Kliinisen mikrobiologian vastuualueen bakteriologian osastolle työntekijöiden ja opiskelijoiden käyttöön. Valmistamamme kuvamateriaalin pitäisi auttaa tioglykolaattiputkesta saatavan informaation parempaan hyödyntämiseen bakteriologian osaston märkäviljelytyöpisteessä. Aluksi etsimme kokeilemalla sopivan, potilasnäytteitä lähinnä olevan laimennoksen. Teimme 1/10 laimennossarjan muutamalle bakteerille. Sopivan bakteeripitoisuuden löydyttyä käytimme samaa pitoisuutta jatkossa kaikkille viljellyille bakteereille. Kasvatimme tioglykolaattiputkia lämpökaapissa, kunnes bakteerien kasvu tuli näkyviin. Varmistimme, että tioglykolaattiputkissa kasvoivat tutkimamme bakteerit puhtaina tekemällä putkissa kasvavasta bakteerimassasta gramvärjäykset sekä puhdasviljelmät maljoille. Lopuksi valokuvasimme tulokset ja kokosimme niistä kuvallisen tulososion, jossa kuvaillaan myös sanallisesti bakteerien kasvua tioglykolaattiputkessa. Bakteerit kasvoivat putkissa niille ominaisella tavalla. Kokkibakteerit kasvoivat niille tyypillisenä raemaisena kasvuna ja sauvabakteerit enemmän harsomaisesti, kuten mikrobiologian kirjoissa on kuvattu. Obligatorisesti eli ehdottomasti anaerobit bakteerit kasvoivat tioglykolaattiputken alaosassa, koska ne eivät siedä happea. Obligatorisesti aerobien bakteerien kasvu sijoittui putken yläosaan, koska ne tarvitsevat ehdottomasti happea elääkseen. Fakultatiivisesti eli valinnaisesti anaerobit bakteerit kasvoivat kauttaaltaan koko tioglykolaattiputkessa, koska ne pystyvät kasvamaan yhtä hyvin sekä hapettomissa että hapellisissa oloissa. Mikroaerofiilit bakteerit kasvoivat koko tioglykolaattiputkessa suosien kuitenkin enemmän putken anaerobista osaa.

Säilytysolosuhteiden vaikutus anaerobisten bakteerien kasvuun FAA-maljalla

Fastidious Anaerobe Agareja, eli FAA-maljoja käytetään HUSLABin kliinisen mikrobiologian vastuualueen bakteriologian osastolla anaerobisten bakteerien viljelyn yleismaljana. Tähän asti maljoja on säilytetty normaaliatmosfäärissä. Bakteriologian osasto halusi, että säilytysolosuhteiden vaikutus anaerobisten bakteerien kasvuun tutkittaisiin, jotta tiedettäisiin minkälaista käytäntöä FAA-maljojen säilytyksessä tulisi käyttää, jotta kasvatustulokset olisivat parhaat mahdolliset. Tutkimuksessa käytettiin 19 anaerobista bakteerilajia ja niistä jokaista kasvatettiin kolmella eri maljalla. Maljoja säilytettiin kolmessa eri atmosfäärissä, normaaliatmosfäärissä, typpikaapissa ja hiilidioksidirikkaassa anaerobioosissa. Maljat olivat atmosfääreissä vähintään 18 tuntia. Tutkimuksessa käytetyt bakteerikannat olivat peräisin kansainvälisistä referenssikokoelmista, eivätkä olleet potilasnäytteitä. Tutkimuksen tulos oli se, että säilytysolosuhteiden kaasukoostumuksella ei ollut suurta vaikutusta bakteerien kasvun määrään, pesäkkeiden kokoon tai pesäkemorfologiaan. Esiintyneet pienet erot voitiin laskea normaalin vaihtelun piiriin kuuluvaksi. Saaduista tuloksista tehtiin sellainen johtopäätös, että bakteriologian osastolla ei ole tarvetta muuttaa FAA-maljojen säilytysolosuhteita ja he voivat jatkaa nykyistä maljojen säilytyskäytäntöä. Tämä johtopäätös siksi, että tutkimuksen tulosten perusteella nykyinen säilytyskäytäntö ei vaikuta bakteeriviljelyiden tulosten laatuun.

Biokaasun syöttö maakasuverkostoon

Biokaasua syntyy mm. kaatopaikoilla, jätevedenpuhdistamoilla ja biokaasureaktoreissa, kun bakteerit hajottavat orgaanista ainesta hapettomissa olosuhteissa. Biokaasun tärkein ainesosa on metaani, jota biokaasussa on tyypillisesti hieman yli puolet. Muu osa biokaasusta on pääosin hiilidioksidia, mutta se sisältää myös paljon erilaisia epäpuhtauksia, jotka vaikeuttavat biokaasun hyötykäyttöä. Suomeen tuotava maakaasu puolestaan on lähes puhdasta metaania. Tämä diplomityö suoritettiin Gasum Oy:lle ja sen tarkoituksena oli tutkia millaisia toimenpiteitä vaaditaan, jotta biokaasua voidaan syöttää Suomen maakaasuverkostoon. Työssä suoritettiin katsaus biokaasun puhdistus- ja jalostusmenetelmiin, joilla biokaasun sisältämät epäpuhtaudet poistetaan ja metaanipitoisuus nostetaan lähes maakaasun tasolle hiilidioksidia poistamalla. Lisäksi työssä simuloitiin biokaasun syöttöä maakaasuverkostoon eri koostumuksin ja maakaasuverkoston eri osista näin syntyvän seoskaasun ominaisuuksien määrittämiseksi simulointiohjelma Simonen avulla. Työssä myös etsittiin parasta keinoa jäljittää maakaasuverkoston kaasun laatua ja hallita energiatasetta, kun kaasun laatu ei enää ole kaikkialla sama. Lisäksi suoritettiin lyhyt katsaus biokaasusyötön vaikutuksista päästökauppaan ja maakaasuverkoston järjestelmävastaavan tehtävään. Työssä tultiin siihen tulokseen, että biokaasun syöttö maakaasuverkostoon on mahdollista vain, kun biokaasu puhdistetaan ja jalostetaan. Tällöin biokaasun ja maakaasun seos täyttää maakaasuverkoston kaasulle asetetut laatukriteerit, vaikka yksin biokaasu ei sitä tee. Parhaaksi keinoksi hallita maakaasun ja biokaasun laatua todettiin kaasukromatografien käyttö.

Pienen lapsen uloshengitysvaikeus

Tausta: Uloshengitysvaikeus on pienten lasten tavallinen sairaus. Monissa tutkimuksissa sen yleisimmäksi aiheuttajaksi on todettu respiratory syncytial virus infektio (RSV). Muiden virusten ja bakteereiden merkitys on vähemmän tunnettu. Pienten lasten uloshengitysvaikeuden hoito on vakiintumaton. Systeemisen prednisolonihoidon tehoa uloshengitysvaikeuksissa ei ole tutkittu muiden virusinfektioiden kuin RSV:n yhteydessä. Tavoitteet: Tutkimuksen tavoitteena oli selvittää lasten sairaalahoitoa edellyttäneen uloshengitysvaikeuden virusetiologia ja siihen liittyvät bakteeri-infektiot sekä systeemisen prednisolonihoidon teho suhteessa eri viruksiin. Lisäksi tavoitteena oli etsiä toistuvan uloshengitysvaikeuden riskitekijöitä ja selvittää prednisolonin teho riskiryhmiin kuuluvilla lapsilla. Menetelmät: Vuosien 2000–2002 aikana selvitettiin Turun yliopistollisessa keskussairaalassa uloshengitysvaikeuden vuoksi hoidetun 293 iältään 3 kuukauden - 16 vuotiaan lapsen tautietiologia. Nenänielun imulimanäytteestä tutkittiin viruksia viljelyn, antigeenin osoituksen sekä genomin monistustekniikan (PCR) avulla. Taudin akuutissa ja toipilasvaiheessa analysoitiin seeruminäytteistä vasta-ainepitoisuudet viruksia ja bakteereita vastaan. Bakteeri-infektioita etsittiin myös kliinisten, hematologisten ja radiologisten tutkimusten avulla. Satunnaistetulla, kaksoissokolla lumekontrolloidulla tutkimuksella selvitettiin prednisolonin kliinistä tehoa RSV- ja rinovirusinfektioissa alle 3 vuoden ikäisillä lapsilla. Toistuvan uloshengitysvaikeuden esiintymistä selvitettiin seuraamalla vuoden ajan 118 lasta, joilla oli ollut ensimmäinen uloshengitysvaikeuskohtaus. Tulokset: Todennäköinen uloshengitysvaikeuden aiheuttava virus löytyi 88 %:lta lapsista. Yleisimmät virukset olivat RSV (27 %) ja rinovirus (24 %). Kahden tai kolmen viruksen infektio todettiin 19 %:lla lapsista. Yleisin todennäköinen bakteeri-infektio oli akuutti välikorvatulehdus, joka todettiin 44 %:lla lapsista. Bakteeri-infektion serologinen osoitus saatiin 18 %:lla lapsista. Tavallisimmat bakteerit olivat Streptococcus pneumoniae (8 %) ja Mycoplasma pneumoniae (5 %). Nenän sivuontelotulehdus todettiin 17 %:lla ja alveolaarinen keuhkokuume 3 %:lla lapsista. Prednisolonihoito ei vaikuttanut lasten sairaalahoitoajan pituuteen, mutta se vähensi uusien kohtausten määrää lapsilla, joilla oli rinovirusinfektio ja sairaalaan tulohetkellä veren eosinofiilisten solujen määrä  0,2 • 109/l. Toistuvan uloshengitysvaikeuden riskitekijöitä olivat alle vuoden ikä, atopia ja äidin astma. Prednisoloni vähensi merkitsevästi toistuvan uloshengitysvaikeuden esiintymistä lapsilla, joilla oli rinovirusinfektio (HR = 0,19; 95 %:n LV, 0,05 – 0,71) tai lääkärin toteama ihottuma (0,15; 95 %:n LV, 0,04 – 0,63). Päätelmät: Lähes kaikilla lapsilla on todettavissa virusinfektio uloshengitysvaikeuden aikana. Tavallisin pienten lasten kliininen bakteerikomplikaatio on akuutti välikorvatulehdus. Prednisolonihoidolla ei ole vaikutusta sairaalahoidon pituuteen, mutta se näyttäisi vähentävän uusien kohtausten esiintymistä rinoviruspositiivisilla ja ihottumaisilla lapsilla.

Bacterial community structure and petroleum hydrocarbon degradation in the Baltic Sea

The Baltic Sea is unique by its biological, geochemical and physical features. The number of species of larger organisms is small and the species composition is distinctive. On the contrary microbial communities are diverse. Because of the low salinity levels, bacterial communities differ from the ones in the oceans. Knowing the structure of these communities better and how they response to different environmental conditions helps us to estimate how different factors affect the balance and function of the Baltic Sea ecosystem. Bacteria are the key players when it comes to natural biogeochemical processes and human-induced phenomena like eutrophication, oil spills or disposal of other harmful substances to the sea ecosystem. In this thesis, bacterial community structure in the sea surface microlayer and subsurface water of the Archipelago Sea were compared. In addition, the effect of diatom derived polyunsaturated aldehydes on bacterial community structure was studied by a mesocosm experiment. Diesel, crude oil and polycyclic aromatic hydrocarbon degradation capacity of the Baltic Sea bacteria was studied in smaller scale microcosm experiments. In diesel oil experiments bacteria from water phase of the Archipelago Sea was studied. Sediment and iron manganese concretions collected from the Gulf of Finland were used in the crude oil and polycyclic aromatic hydrocarbon experiments. The amount of polycyclic aromatic hydrocarbon degradation genes was measured in all of the oil degradation experiments. The results show how differences in bacterial community structure can be seen in the sea surface when compared to the subsurface waters. The mesocosm experiment demonstrated how diatom-bacteria interactions depend on other factors than diatom derived polyunsaturated aldehydes, which do not seem to have an effect on the bacterial community structure as has been suggested in earlier studies. The dominant bacterial groups in the diesel microcosms differed in samples taken from a pristine site when compared to a site with previous oil exposure in the Archipelago Sea area. Results of the study with sediment and iron-manganese concretions indicate that there are diverse bacterial communities, typical to each bottom type, inhabiting the bottoms of the Gulf of Finland capable to degrade oil and polycyclic aromatic hydrocarbon compounds.  

Syljen sytokiinimäärän ja lihavuuden välinen yhteys

Lihavuus on maailmanlaajuisesti lisääntyvä ongelma, johon kuolee vuosittain noin 3,4 miljoonaa aikuista. Energian varastoinnin lisäksi valkoisen rasvakudoksen on havaittu tuottavan monia erilaisia biologisesti aktiivisia molekyylejä. Tällaisia molekyylejä ovat esimerkiksi proinflammatoriset sytokiinit interleukiini (IL)-1beta, IL-6 ja tuumorinekroositekijä (TNF)-alpha joiden pitoisuudet ovat korkeammat lihavien ihmisten seerumissa. Lihavien ihmisten elimistössä vallitsee matala-asteinen krooninen tulehdus, joka havaitaan kohonneena CRP-pitoisuutena. Parodontaalisairaudet ovat joukko infektioperäisiä sairauksia, jotka vahingoittavat hampaan kiinnityskudoksia. Vaikka parodontiitin etiologisena tekijänä ovatkin bakteerit, proinflammatorisilla sytokiineilla, kuten IL-1beta:lla, IL-6:lla ja TNF-alpha:lla, on rooli hampaan kiinnityskudosten tuhoutumisessa. Lihavuuden on ajateltu olevan yhteydessä parodontiitin syntyyn seerumin lisääntyneen sytokiinipitoisuuden ja matala-asteisen tulehduksen vuoksi. Lihavuuden ja parodontiitin välille on ehdotettu monia yhdistäviä tekijöitä, kuten oksidatiivinen stressi, suun mikrobit ja insuliiniresistenssi. Tutkielman teoriaosiossa käsiteltiin parodontiittia ja lihavuutta sekä mekanismeja, joilla lihavuus voisi edistää parodontiitin syntyä. Kokeellisessa osiossa tutkittiin DILGOM-tutkimuksesta peräisin olevien sylkinäytteiden proinflammatoristen sytokiinien IL-1beta:n, IL-6:n, IL-8:n ja TNF-alpha:n ja anti-inflammatoristen sytokiinien IL-1ra:n ja IL-10:n määrän välistä yhteyttä painoindeksiin (BMI). Tutkimusmenetelmänä käytettiin virtaussytometriaan perustuvaa Luminex® xMAPTM -teknologiaa. Tutkimustulosten perusteella IL-beta- ja IL-8-pitoisuudet ovat korkeammat lihavien henkilöiden sylkinäytteissä verrattuna normaalipainoisiin. IL-10-pitoisuudet taas ovat korkeammat normaalipainoisten henkilöiden sylkinäytteissä. IL-1beta-, IL-8- ja IL-10-pitoisuudet korreloivat BMI:n nousuun. Loppupäätelmä on, että korkea BMI aktivoi suun tulehdustilaa ja tupakointi lisää riskiä tulehdukselle.

KATSAUS NORO- JA ROTAVIRUSDIAGNOSTIIKAN MONIMUOTOISUUTEEN SEKÄ NOPEAN RNA-TESTIN KEHITYS NOROVIRUKSELLE

Gastroenteriitti on akuuttitila, jossa oireita ovat esimerkiksi oksentelu ja ripulointi. Yleisimpiä taudin aiheuttajia ovat bakteerit ja virukset. Erityisesti norovirus (NoV) ja rotavirus kykenevät aiheuttamaan laajoja epidemioita. Haasteena näiden diagnostiikassa ovat näytematriisit, jotka häiritsevät määrityksiä. Muita haasteita ovat esimerkiksi kustannustehokkuus ja kiire, sillä yksittäiset infektiot leviävät herkästi epidemiaksi asti. Lisäksi testien olisi sovelluttava sekä kliinisiin laboratorioihin että kenttätyöhön. Immunodiagnostiikkaan perustuvat määritykset ovat rutiinikäytössä tehokkaita seulontatarkoituksessa. Tarkempaa seulontaa varten on ratkaisuksi ehdotettu nukleiinihappodiagnostiikkaa. Menetelmänä se on tehokas ja erittäin spesifinen. Heikkoutena on hitaus ja alhainen soveltuvuus kenttäolosuhteisiin. Tämän takia on kehitetty isotermisiä monistustekniikoita, jotka eivät olisi sidottu kliiniseen laboratorioympäristöön. Yksi tällainen tekniikka on monivaiheinen nukleiinihapposekvenssiin perustuva monistus (NASBA). Tutkielman kokeellisessa osassa tutkittiin lantanidikelaattien komplementaatioon perustuvan reportterimenetelmän soveltuvuutta NASBA-tekniikkaan. Reaaliaikaisen käänteiskopiointipolymeraasiketjureaktion tuloksista havaittiin, että monistumisen kanssa oli haasteita. NoV-reaktiot monistuivat vaihtelevasti ja NASBA-monistuksissa havaittiin, että NoV-reaktiot eivät monistuneet vaikka reaktio-olosuhteita muunnettiin. Syyksi tähän muodostui sekundaarimallinnuksessa templaatin sekundaarirakenteet, jotka muodostuvat NASBA-monistuksen syklisessä vaiheessa. Rakenteet kykenevät hidastamaan ja keskeyttämään käytettyjen entsyymien toimintaa. NASBA-tekniikka on haasteellinen, mutta potentiaalinen tekniikka, jota kyettäisiin käyttämään myös kenttäolosuhteissa. Tekniikan etuja ovat kehitettävyys ja muokattavuus, sillä se ei ole sidottu yhteen tiettyyn leima- tai laiteteknologiaan.

Glycosylation and Glycodiversification in Polyketide Antibiotics: Unraveling Biosynthetic Steps in Nogalamycin Formation

Soil-dwelling Streptomyces bacteria are known for their ability to produce biologically active compounds such as antimicrobial, immunosuppressant, antifungal and anticancer drugs. S. nogalater is the producer of nogalamycin, a potential anticancer drug exhibiting high cytotoxicity and activity against human topoisomerases I and II. Nogalamycin is an anthracycline polyketide comprising a four-ring aromatic backbone,a neutral deoxy sugar at C7, and an amino sugar attached via an O–C bond at C1 and a C–C bond between C2 and C5´´. This kind of attachment of the amino sugar is unusual thus making the structure of the compound highly interesting. The sugar is also associated with the biological activity of nogalamycin, as it facilitates binding to DNA. Furthermore, the sugar moieties of anthracyclines are often crucial for their biological activity. Together the interesting attachment of the amino sugar and the general reliance of polyketides on the sugar moieties for bioactivity have made the study of the biosynthesis of nogalamycin attractive. The sugar moieties are typically attached by glycosyltransferases, which use two substrates: the donor and the acceptor. The literature review of the thesis is focused on the glycosylation of polyketides and the possibilities to alter their glycosylation patterns. My own thesis work revolves around the biosynthesis of nogalamycin. We have elucidated the individual steps that lead to its rather unique structure. We reconstructed the whole biosynthetic pathway in the heterologous host S. albus using a cosmid and a plasmid. In the process, we were able to isolate new compounds when the cosmid, which contains the majority of the nogalamycin gene cluster, was expressed alone in the heterologous host. The new compounds included true intermediates of the pathway as well as metabolites, which were most likely altered by the endogenous enzymes of the host. The biological activity of the most interesting new products was tested against human topoisomerases I and II, and they were found to exhibit such activities. The heterologous expression system facilitated the generation of mutants with inactivated biosynthetic genes. In that process, we were able to identify the functions of the glycosyltransferases SnogE and SnogD, solve the structure of SnogD, discover a novel C1-hydroxylase system comprising SnoaW and SnoaL2, and establish that the two homologous non-heme α-ketoglutarate and Fe2+ dependent enzymes SnoK and SnoN catalyze atypical reactions on the pathway. We demonstrated that SnoK was responsible for the formation of the additional C–C bond, whereas SnoN is an epimerase. A combination of in vivo and in vitro techniques was utilized to unravel the details of these enzymes. Protein crystallography gave us an important means to understand the mechanisms. Furthermore, the solved structures serve as platforms for future rational design of the enzymes.

Suuhygienistiopiskelijoiden kokemuksia Biofilmi-verkko-oppimispelistä

Tämän tutkimuksen tarkoituksena oli kuvata suuhygienistiopiskelijoiden kokemuksia Biofilmi-verkko-oppimispelistä sekä opiskelijoiden arvioita sen hyödyllisyydestä oppimisen kannalta. Lisäksi tutkimuksessa kuvataan opiskelijoiden näkemyksiä pelin kehittämistarpeista. Verkko-oppimispelit soveltuvat hyvin sosiaali- ja terveysalan opetukseen ja edistävät näyttöön perustuvan hoitotyön oppimista. Tutkimuksessa käytettävä Biofilmipeli on tietovisa -tyyppinen pulmapeli, jossa pelaaja vastaa plakin biofilmiin liittyviin monivalintakysymyksiin. Pelissä esitetään kysymyksiä, joiden aihealueina ovat mikrobiologia, plakin biofilmin bakteerit ja niiden merkitys ihmisen suun- ja yleisterveyteen. Peli on tuotettu opinnäytetyönä Turun ammattikorkeakoulussa vuonna 2011 ja sen sisältämät kysymykset perustuvat alan tieteellisesti tutkittuun kirjallisuuteen. Tutkimus toteutettiin kuvailevana kyselytutkimuksena. Tutkimuksen kohdejoukko muodostui neljän eri ammattikorkeakoulun toisen, kolmannen ja neljännen vuosikurssin suuhygienistiopiskelijoista (N=160). Tutkimukseen osallistui 120 suuhygienistiopiskelijaa (n=120). Aineistonkeruu toteutettiin tätä tutkimusta varten laaditulla kyselylomakkeella. Kysely toteutettiin sähköisenä kyselynä Webropol -ohjelman avulla. Kyselyn vastausprosentti oli 75%. Aineisto analysoitiin tilastollisesti ja avoimet kysymykset induktiivisella sisällönanalyysilla. Suuhygienistiopiskelijoiden kokemukset Biofilmipelistä olivat pääosin positiivisia ja verkko-oppimispeli koettiin motivoivaksi ja toimivaksi opetusmenetelmäksi. Suurin osa kyselyyn vastanneista opiskelijoista koki oppivansa pelin avulla uutta ja saavansa pelistä lisää tietoa. Peli koettiin helppokäyttöiseksi ja selkeäksi sekä ulkoasultaan ja kontrastiltaan miellyttäväksi. Pelin esittämät kysymykset koettiin haasteellisiksi ja niihin vastaaminen edellytti selkeästi aikaisempaa tietoa kyseisestä aiheesta. Opiskelijat arvioivat pelin soveltuvan hyvin suuhygienistiopiskelijoille ja olisivat halukkaita käyttämään peliä opetusmenetelmänä myös tulevaisuudessa. Selkeäksi kehittämiskohteeksi opiskelijat havaitsivat kysymyksien oikeiden vastauksien näyttämisen heti, mikäli kysymykseen on vastattu väärin sekä toivoivat selkeämpää ohjeistusta vastausvaihtoehtojen suhteen. Tämän tutkimuksen tuloksia voidaan hyödyntää suunniteltaessa verkko-oppimispelien käyttöä suun terveydenhoitotyön koulutuksessa sekä kyseisen pelin ja muiden terveysalan opiskelijoille suunnattujen verkko-oppimispelien jatkokehittämisessä.