Biofilm Forming Multi Drug Resistant Staphylococcus spp. Among Patients with Conjunctivitis

Biofilm forming multidrug resistant Staphylococcus spp. are major reservoirs for transmission of ophthalmic infections. They were isolated from ocular patients suffering from conjunctivitis. In this study we analyzed biofilm forming ability, antibiotic resistance profile of the Staphylococcus spp. isolated from clinical ocular patients, and their phylogenetic relationship with other community MRSA. Sixty Staphylococcus spp. strains isolated from clinical subjects were evaluated for their ability to form biofilm and express biofilm encoding ica gene. Among them 93% were slime producers and 87% were slime positive. Staphylococcus aureus and S. epidermidis were dominant strains among the isolates obtained from ocular patients. The strains also exhibited a differential biofilm formation quantitatively. Antibiotic susceptibility of the strains tested with Penicillin G, Ciprofloxacin, Ofloxacin, Methicillin, Amikacin, and Gentamicin indicated that they were resistant to more than one antibiotic. The amplicon of ica gene of strong biofilm producing S. aureus strains, obtained by polymerase chain reaction, was sequenced and their close genetic relationship with community acquired MRSA was analyzed based on phylogenetic tree. Our results indicate that they are genetically close to other community acquired MRSA

Untersuchungen zum Vorkommen und molekularen Mechanismus der Biofilm-Bildung bei Enterokokken aus verschiedenen klinischen Bereichen

Im Rahmen der vorliegenden Arbeit wurde eine größere Anzahl an E. faecalis Isolaten aus Vaginalabstrichen, erstmals insbesondere von Patientinnen, die an Bakterieller Vaginose litten, untersucht und mit E. faecalis Stämme aus verschiedenen anderen klinischen Bereichen auf das Vorkommen von Virulenzfaktoren verglichen. Weiterhin wurden Korrelationen zwischen bestimmten Faktoren und der Menge an produziertem Biofilm erstellt, um mögliche Zusammenhänge zum Mechanismus der Biofilm-Bildung zu erfassen. Mittels statistischer Analysen konnte hinsichtlich der 150 untersuchten E. faecalis Isolate nachgewiesen werden, dass keine signifikanten Unterschiede der Inzidenzen von Virulenzfaktoren (esp, asa1, gelE, GelE, cylA, β-Hämolyse) zwischen den Stämmen der verschiedenen Herkunftsbereiche bestanden. In Bezug auf das Auftreten von Biofilm-Bildung zeigte sich ein erhöhtes Vorkommen bei Stämmen aus Urin sowie invasiver Herkunft (insgesamt jeweils ca. 70 % mäßige und starke Biofilm-Bildner) im Vergleich zu E. faecalis Isolaten aus Wunden oder Faeces (je ca. 40 %). Statistische Auswertungen bzgl. des Zusammenhangs eines oder einer Kombination von Virulenzfaktoren mit der Menge an gebildetem Biofilm wiesen darauf hin, dass Isolate, die das esp Gen besaßen, in erhöhtem Maße zur Biofilm-Bildung befähigt waren. Dies zeigte einen gewissen Einfluss des Zellwandproteins auf die Fähigkeit zur Biofilm-Bildung bei E. faecalis. Allerdings wurden stets auch Stämme identifiziert, die die Fähigkeit zur Biofilm-Bildung trotz des Fehlens der jeweils untersuchten genetischen Determinante bzw. der Determinanten aufwiesen, so dass auf das Vorhandensein weiterer, unbekannter Einflussfaktoren auf den Mechanismus der Biofilm-Bildung bei E. faecalis geschlossen werden konnte. Unter 78 untersuchten E. faecium Isolaten aus verschiedenen klinischen Bereichen konnte lediglich ein Stamm (1,3 %) als mäßiger Biofilm-Bildner charakterisiert werden, so dass die Fähigkeit bei dieser Spezies in der hier untersuchten Region unter diesen Bedingungen kaum nachgewiesen werden konnte. Einen Schwerpunkt dieser Arbeit bildete die Untersuchung zum Vorkommen von Virulenzfaktoren und Biofilm-Bildung bei E. faecalis Isolaten aus Vaginalabstrichen. Bzgl. des Auftretens von Virulenzfaktoren und Biofilm-Produktion konnte kein Unterschied zwischen Stämmen assoziiert mit Bakterieller Vaginose und Isolaten einer Vergleichsgruppe festgestellt werden. Allerdings zeigte eine Gegenüberstellung mit den untersuchten E. faecalis Stämmen aus anderen klinischen Bereichen, dass die 80 Isolate aus Vaginalabstrichen eine ähnlich hohe Inzidenz bestimmter Virulenzfaktoren wie Stämme aus Faeces, Urin, Wunden oder invasiver Herkunft sowie eine mit den Isolaten aus Urin und invasiver Herkunft vergleichbar hohe Fähigkeit zur Biofilm-Bildung aufwiesen (ca. 75 % mäßige und starke Biofilm-Bildner). Dies deutete auf eine Verbreitung der Biofilm-Bildungsfähigkeit bei E. faecalis Stämmen der Vaginalflora und somit auf eine große Bedeutung der Eigenschaft für Isolate dieser Herkunft hin. Die statistische Auswertung der Korrelationen von Virulenzfaktoren mit der Menge an gebildetem Biofilm lieferte ähnliche Ergebnisse wie die Analysen bzgl. der 150 E. faecalis Isolate aus anderen klinischen Bereichen und untermauerte die Annahme, dass zusätzliche Faktoren zu den hier untersuchten Determinanten bei E. faecalis vorhanden sein müssen, die Einfluss auf den Mechanismus der Biofilm-Bildung nehmen. Deshalb konzentrierte sich ein weiterer Teil der vorliegenden Arbeit auf die Herstellung und Charakterisierung von E. faecalis Biofilm-Spontanmutanten, um bisher noch ungeklärte Mechanismen oder neue Faktoren zu erkennen, die Einfluss auf die Biofilm-Bildung bei E. faecalis nehmen. Die Untersuchung einer Mutante (1.10.16) und ihres Wildtypstamms lieferte erstmals den phänotypischen Nachweis des HMW-Komplexes der drei Bee-Proteine sowie die Identifizierung konservierter Pili-Motive dieser Proteine. Des Weiteren schien die in diesem Cluster ebenfalls codierte Sortase-1 dasjenige Enzym zu sein, das höchstwahrscheinlich die Bindung des Proteins Bee-2 innerhalb dieses HMW-Komplexes katalysiert. Insofern lieferten diese Untersuchungen neue, konkrete Hinweise zur Rolle des bee Genclusters bei der Pili-Biogenese und Biofilm-Bildung von E. faecalis. Darüber hinaus stellen Erkenntnisse aus der Charakterisierung von zwei weiteren hergestellten Biofilm-Spontanmutanten viel versprechende Ausgangspunkte für zukünftige Untersuchungen dar, die ein weitergehendes Verständnis der molekularen Mechanismen der Biofilm-Bildung bei E. faecalis erzielen könnten.

Vom Biofilm zur planktonischen Lebensform

Im ersten Teil dieser Dissertation stand die Analyse der Motilitätsentwicklung bei Vertretern der Gattung Methylobacterium im Vordergrund. Diese zu den pink pigmentierten fakultativ methylotrophen Mikroorganismen (PPFMs) gehörenden Prokaryoten sind in der Umwelt weit verbreitet. Besonders häufig besiedeln die Mikroben pflanzliche Oberflächen und können als so genannte Phytosymbionten in einer wechselseitigen Beziehung zu pflanzlichen Organismen stehen. In aquatischer Umgebung können Methylobakterien Flagellen aufweisen. Hierbei handelt es sich um spezielle Fortbewegungsorganellen, die den Mikroben eine aktive Beweglichkeit ermöglichen. Die Ausbildung polarer Einzelflagellen bei Methylobacterium-Zellen in planktonischer Lebensweise konnte unter Anwendung verschiedener mikroskopischer Techniken dokumentiert werden. Quantitative Beweglichkeitsstudien zeigten einen charakteristischen Entwicklungsverlauf, korreliert mit den Wachstumsphasen der Bakterienkulturen und machten deutlich, dass die Motilitätsrate durch Umweltfaktoren, wie z. B. die Nährstoffversorgung, beeinflusst werden kann. Es konnte gezeigt werden, dass die Pflanzen-assoziierten PPFMs in der Lage sind, zwischen einer sessilen und planktonischen Lebensweise zu wechseln und dass sowohl die zelluläre Beweglichkeit als auch die Biofilm-Bildung der Prokaryoten ein reversibles, reaktivierbares Verhalten darstellt. Weiterhin konnte belegt werden, dass die Motilität der epiphytischen Mikroben bezüglich der Besiedelung von Pflanzen, z. B. bei der Ausbreitung auf Keimblatt-Oberflächen von Sonnenblumen (Helianthus annuus), keine zentrale Rolle spielt und eine endophytische Lebensweise unwahrscheinlich ist. Ziel der Arbeit war weiterhin die Charakterisierung und Identifizierung eines aus der Phyllosphäre der Echten Feige (Ficus carica, Standort Griechenland) isolierten Bakterien-Stammes (Mtb. sp. Fc1). Die fakultativ methylotrophe Stoffwechseleigenschaft, sowie die auffällige rötliche Pigmentierung belegen, dass es sich um einen Vertreter der PPFMs handelt. Die Analyse morphologischer, physiologischer und biochemischer Eigenschaften bestätigte in Übereinstimmung mit molekularphylogenetischen Untersuchungen zur Klassifizierung und taxonomischen Einordnung, dass es sich um Pflanzen-assoziierte Mikroben der Gattung Methylobacterium handelt. Analysen der 16S rDNA sowie partieller Sequenzen der für Methylobakterien etablierten Marker-Gene mxaF und gyrB verdeutlichten die phylogenetische Stellung und die evolutionären Beziehungen des Ficus-Isolates. Obwohl enge Verwandtschaftsverhältnisse zu anderen Methylobacterium-Arten ermittelt werden konnten, war eine Identifizierung als valide beschriebene Spezies nicht möglich. Die Resultate legen den Schluss nahe, dass es sich um eine neue, unbeschriebene Spezies der epiphytisch lebenden Methylobakterien handelt.

Phonological recovery in Spanish developmental dyslexics through the tip-of-the-tongue paradigm

Resumen tomado de la publicación

Biofilm formation as a novel phenotypic feature of adherent-invasive Escherichia coli (AIEC)

Crohn's disease (CD) is a high morbidity chronic inflammatory disorder of unknown aetiology. Adherent-invasive Escherichia coli (AIEC) has been recently implicated in the origin and perpetuation of CD. Because bacterial biofilms in the gut mucosa are suspected to play a role in CD and biofilm formation is a feature of certain pathogenic E. coli strains, we compared the biofilmformation capacity of 27 AIEC and 38 non-AIEC strains isolated from the intestinal mucosa. Biofilmformation capacity was then contrasted with the AIEC phenotype, the serotype, the phylotype, andthe presence of virulence genes. Results: Specific biofilm formation (SBF) indices were higher amongst AIEC than non-AIEC strains(P = 0.012). In addition, 65.4% of moderate to strong biofilms producers were AIEC, whereas74.4% of weak biofilm producers were non-AIEC (P = 0.002). These data indicate that AIEC strainswere more efficient biofilm producers than non-AIEC strains. Moreover, adhesion (P = 0.009) andinvasion (P = 0.003) indices correlated positively with higher SBF indices. Additionally, motility(100%, P < 0.001), H1 type flagellin (53.8%, P < 0.001), serogroups O83 (19.2%, P = 0.008) and O22(26.9%, P = 0.001), the presence of virulence genes such as sfa/focDE (38.5%, P = 0.003) and ibeA(26.9%, P = 0.017), and B2 phylotype (80.8%, P < 0.001) were frequent characteristics amongstbiofilm producers.Conclusion: The principal contribution of the present work is the finding that biofilm formationcapacity is a novel, complementary pathogenic feature of the recently described AIEC pathovar. Characterization of AIEC specific genetic determinants, and the regulatory pathways, involved in biofilm formation will likely bring new insights into AIEC pathogenesis

Studies on the anatomy and physiology of the tongue

This paper contains a review of the human tongue as well as fish, amphibians, birds, and mammals, and includes numerous illustrations.

Influence of the Photorhabdus luminescens phosphomannose isomerase gene, manA, on mannose utilization, exopolysaccharide structure, and biofilm formation

Extracellular polysaccharide (EPS) is produced by diverse bacterial pathogens and fulfills assorted roles, including providing a structural matrix for biofilm formation and more specific functions in virulence, such as protection against immune defenses. We report here the first investigation of some of the genes important for biofilm formation in Photorhabdus luminescens and demonstrate the key role of the phosphomannose isomerase gene, manA, in the structure of functional EPS. Phenotypic analyses of a manA-deficient mutant showed the importance of EPS in motility, insect virulence, and biofilm formation on abiotic surfaces as well as the requirement of this gene for the use of mannose as the sole carbon source. Conversely, this defect had no apparent impact on symbiosis with the heterorhabditid nematode vector. A more detailed analysis of biofilm formation revealed that the manA mutant was able to attach to surfaces with the same efficiency as that of the wild-type strain but could not develop the more extended biofilm matrix structures. A compositional analysis of P. luminescens EPS reveals how the manA mutation has a major effect on the formation of a complete, branched EPS.

Using seasonal hindcasts to understand the origin of the equatorial cold tongue bias in CGCMs and its impact on ENSO

The cold equatorial SST bias in the tropical Pacific that is persistent in many coupled OAGCMs severely impacts the fidelity of the simulated climate and variability in this key region, such as the ENSO phenomenon. The classical bias analysis in these models usually concentrates on multi-decadal to centennial time series needed to obtain statistically robust features. Yet, this strategy cannot fully explain how the models errors were generated in the first place. Here, we use seasonal re-forecasts (hindcasts) to track back the origin of this cold bias. As such hindcasts are initialized close to observations, the transient drift leading to the cold bias can be analyzed to distinguish pre-existing errors from errors responding to initial ones. A time sequence of processes involved in the advent of the final mean state errors can then be proposed. We apply this strategy to the ENSEMBLES-FP6 project multi-model hindcasts of the last decades. Four of the five AOGCMs develop a persistent equatorial cold tongue bias within a few months. The associated systematic errors are first assessed separately for the warm and cold ENSO phases. We find that the models are able to reproduce either El Niño or La Niña close to observations, but not both. ENSO composites then show that the spurious equatorial cooling is maximum for El Niño years for the February and August start dates. For these events and at this time of the year, zonal wind errors in the equatorial Pacific are present from the beginning of the simulation and are hypothesized to be at the origin of the equatorial cold bias, generating too strong upwelling conditions. The systematic underestimation of the mixed layer depth in several models can also amplify the growth of the SST bias. The seminal role of these zonal wind errors is further demonstrated by carrying out ocean-only experiments forced by the AOCGCMs daily 10-meter wind. In a case study, we show that for several models, this forcing is sufficient to reproduce the main SST error patterns seen after 1 month in the AOCGCM hindcasts.

Polar cap patch segmentation of the tongue of ionization in the morning convection cell

Two types of poleward moving plasma concentration enhancements (PMPCEs) were observed during a sequence of pulsed reconnection events, both in the morning convection cell: Type L (low density) was associated with a cusp flow channel and seems likely to have been produced by ionization associated with particle precipitation, while Type H (high density) appeared to originate from the segmentation of the tongue of ionization by the processes which produced the Type L events. As a result, the Type L and Type H PMPCEs were interspersed, producing a complex density structure which underlines the importance of cusp flow channels as a mechanism for segmenting and structuring electron density in the cusp and shows the necessity of differentiating between at least two classes of electron density patches.

Methods of sensory augmentation through electro-tactile stimulation of the tongue

This paper details an investigation into sensory substitution by means of direct electrical stimulation of the tongue for the purpose of information input to the human brain. In particular, a device has been constructed and a series of trials have been performed in order to demonstrate the efficacy and performance of an electro-tactile array mounted onto the tongue surface for the purpose of sensory augmentation. Tests have shown that by using a low resolution array a computer-human feedback loop can be successfully implemented by humans in order to complete tasks such as object tracking, surface shape identification and shape recognition with no training or prior experience with the device. Comparisons of this technique have been made with visual alternatives and these show that the tongue based tactile array can match such methods in convenience and accuracy in performing simple tasks.