Molecular methods for the epidemiological analysis of methicillin-resistant Staphylococcus aureus (MRSA) and Streptococcus pneumoniae

Methicillin-resistant Staphylococcus aureus (MRSA) and Streptococcus pneumoniae are major health problems worldwide, both found in symptomless carriage but also causing even life-threatening infections. The aim of this thesis was to characterise MRSA and S. pneumoniae in detail by using several molecular typing methods for various epidemiological purposes: clonality analysis, epidemiological surveillance, outbreak investigation, and virulence factor analysis. The characteristics of MRSA isolates from the strain collection of the Finnish National Infectious Disease Register (NIDR) and pneumococcal isolates collected from military recruits and children with acute otitis media (AOM) were analysed using various typing techniques. Antimicrobial susceptibility testing, pulsed-field gel electrophoresis (PFGE), multilocus sequence typing (MLST), spa typing, staphylococcal cassette chromosome mec (SCCmec) typing, and the detection of Panton-Valentine leukocidin (PVL) genes were performed for MRSA isolates. Pneumococcal isolates were analysed using antimicrobial susceptibility testing, serotyping, MLST, and by detecting pilus islet 1 (PI-1) and 2 (PI-2) genes. Several international community- and hospital-associated MRSA clones were recognised in Finland. The genetic diversity among MRSA FIN-4 isolates and among FIN-16 isolates was low. Overall, MRSA blood isolates from 1997 to 2006 were genetically diverse. spa typing was found to be a highly discriminatory, rapid and accurate typing method and it also qualifies as the primary typing method in countries with a long history of PFGE-based MRSA strain nomenclature. However, additional typing by another method, e.g. PFGE, is needed in certain situations to be able to provide adequate discrimination for epidemiological surveillance and outbreak investigation. An outbreak of pneumonia was associated with one pneumococcal strain among military recruits, previously healthy young men living in a crowded setting. The pneumococcal carriage rate after the outbreak was found to be exceptionally high. PI-1 genes were detected at a rather low prevalence among pneumococcal isolates from children with AOM. However, the study demonstrated that PI-1 has existed among pneumococcal isolates prior to pneumococcal conjugate vaccine and the increased antimicrobial resistance era. Moreover, PI-1 was found to associate with the serotype rather than the genotype. This study adds to our understanding of the molecular epidemiology of MRSA strains in Finland and the importance of an appropriate genotyping method to be able to perform high-level laboratory-based surveillance of MRSA. Epidemiological and molecular analyses of S. pneumoniae add to our knowledge of the characteristics of pneumococcal strains in Finland.

Suolistopatogeenisten Escherichia coli -bakteerien esiintyvyys ripulipotilailla ja raa’oissa lihatuotteissa Burkina Fasossa sekä enterohemorraagisten E. coli -kantojen karakterisointi

Suolistopatogeeniset Escherichia coli -bakteerit eli ripulikolit aiheuttavat ihmisellä suolistoinfektioita. Kuten normaalimikrobiston E. coli -bakteerit, ne esiintyvät ihmisen lisäksi muiden nisäkkäiden, etenkin märehtijöiden, ja lintujen suolistossa. Lisäksi ne voivat esiintyä maaperässä ja vesistöissä. Ihminen voi saada tartunnan eläinperäisten elintarvikkeiden välityksellä tai juomalla eläinten tai ihmisen ulosteilla saastunutta vettä. Ripulikolit voidaan jakaa ainakin viiteen ryhmään perustuen niiden erilaisiin virulenssiominaisuuksiin: enteropatogeeninen E. coli (EPEC), enterotoksigeeninen E. coli (ETEC), enterohemorraaginen E. coli (EHEC), enteroinvasiivinen E. coli (EIEC) ja enteroaggregatiivinen E. coli (EAEC). EPEC aiheuttaa etenkin kehitysmaissa pikkulapsille ripulia. ETEC aiheuttaa turistiripulia ja vastasyntyneiden ripulia kehitysmaissa. EHEC aiheuttaa ripulia tai veriripulia, joka voi varsinkin pienillä lapsilla johtaa hemolyyttis-ureemiseen oireyhtymään (HUS) ja munuaisten vaurioitumiseen. EIEC aiheuttaa Shigellan kaltaista ripulia, joka voi olla veristä. EAEC on yhdistetty lähinnä pitkittyneisiin ripuleihin. Tutkimuksessa selvitettiin suolistopatogeenisten E. coli -bakteerien esiintyvyyttä Burkina Fasossa, josta ei ole saatavilla aikaisempaa tietoa ripulikolien esiintymisestä ihmisissä ja elintarvikkeissa. Ulostenäytteitä otettiin ripulia sairastavilta alle viisivuotiailta lapsilta maaseudulta kahdesta kylästä, Boromosta ja Gourcysta, ja maan pääkaupungista Ouagadougousta (110 näytettä). Lihanäytteitä (kanaa, nautaa, lammasta ja naudan suolta, jota käytetään ihmisravinnoksi) otettiin Ouagadougoun toreilla myytävistä kypsentämättömistä lihoista (120 näytettä). Näytteistä saadut bakteerisekaviljelmät tutkittiin monialukkeisella PCR-menetelmällä, joka tunnistaa viiden ripulikoliryhmän virulenssigeenejä. Lisäksi lihanäytteistä eristettiin 20 EHEC-kantaa shigatoksiinin stx-geenin havaitsemiseen perustuvalla pesäkehybridisaatiolla ja PCR-seulonnalla, ja karakterisoitiin mahdollisten virulenssiominaisuuksien selvittämiseksi. Tutkimus osoitti, että ripulikolien aiheuttamat suolistoinfektiot ovat yleisiä ripulia sairastavilla pikkulapsilla Burkina Fasossa. Ulostenäytteistä 59 % oli positiivisia. Useimmiten lapsilla esiintyi EAEC- (32 %) ETEC- (31 %) ja EPEC-patoryhmiä (20 %). EIEC- (2 %) ja EHEC-patoryhmiä (1 %) esiintyi vähän. Myös useamman patoryhmän sekainfektiot olivat yleisiä (24 %). Eri paikkakuntien välillä oli tilastollisesti merkitseviä eroja ripulikolien esiintymisessä. Gourcyssa ripulikoleja esiintyi useammin kuin Ouagadougoussa ja Boromossa. Tutkimuksessa kävi ilmi, että Ouagadougoun toreilla myytävissä lihoissa on paljon ripulikoleja. Lihanäytteistä 43 % oli positiivisia. Yleisimmin lihoissa esiintyi EHEC (28 %), EPEC (20 %), ETEC (8 %) ja EAEC (5 %). EIEC-ryhmää ei havaittu lihoissa. Myös useamman patoryhmän sekakontaminaatioita löytyi (17 %) lihoista. Ripulikolien esiintyvyydessä eri lihojen välillä ei ollut tilastollisesti merkitseviä eroja, kun tarkasteltiin kaikkia patoryhmiä yhdessä. Eri patoryhmien esiintyvyyttä tarkasteltaessa EHEC-patoryhmää ei esiintynyt ollenkaan kanassa ja ero oli tilastollisesti merkitsevä muihin lihoihin verrattuna. Lihoista eristetyt 20 EHEC-kantaa kuuluivat 14 eri serotyyppiin, joista osa on aikaisemmin eristetty suolistoinfektioihin ja HUSoireyhtymään sairastuneilta ihmisiltä. Kaikki kannat olivat stx1-positiivisia ja puolella oli lisäksi stx2-geeni, jota pidetään shigatoksiinin virulentimpana muotona. Kahdelta EHEC-kannalta löytyi myös ETECpatoryhmän lämpöstabiilin enterotoksiini Ia:n geeni eli kannat olivat kahden patoryhmän välimuotoa ja osoitus geenien siirtymisestä eri patoryhmien välillä. Vaikka nuorimmat näytteen antaneet lapsipotilaat tuskin söivät lihaa, sen voidaan ajatella silti olevan edustava näyte lasten elinympäristöstä, sillä lasten ruoka valmistetaan usein samoissa oloissa, joissa raakaa lihaa käsitellään. Saastunut liha voi siten olla pikkulasten ripulikoli-infektioiden aiheuttaja.

Moonlighting Proteins of Lactobacillus crispatus : Extracellular Localization, Cell Wall Anchoring and Interactions with the Host

Moonlighting functions have been described for several proteins previously thought to localize exclusively in the cytoplasm of bacterial or eukaryotic cells. Moonlighting proteins usually perform conserved functions, e. g. in glycolysis or as chaperonins, and their traditional and moonlighting function(s) usually localize to different cell compartments. The most characterized moonlighting proteins in Grampositive bacteria are the glycolytic enzymes enolase and glyceraldehyde-3-phosphate dehydrogenase (GAPDH), which function in bacteria-host interactions, e. g. as adhesins or plasminogen receptors. Research on bacterial moonlighting proteins has focused on Gram-positive bacterial pathogens, where many of their functions have been associated with bacterial virulence. In this thesis work I show that also species of the genus Lactobacillus have moonlighting proteins that carry out functions earlier associated with bacterial virulence only. I identified enolase, GAPDH, glutamine synthetase (GS), and glucose-6-phosphate isomerase (GPI) as moonlighting proteins of Lactobacillus crispatus strain ST1 and demonstrated that they are associated with cell surface and easily released from the cell surface into incubation buffer. I also showed that these lactobacillar proteins moonlight either as adhesins with affinity for basement membrane and extracellular matrix proteins or as plasminogen receptors. The mechanisms of surface translocation and anchoring of bacterial moonlighting proteins have remained enigmatic. In this work, the surface localization of enolase, GAPDH, GS and GPI was shown to depend on environmental factors. The members of the genus Lactobacillus are fermentative organisms that lower the ambient pH by producing lactic acid. At acidic pH enolase, GAPDH, GS and GPI were associated with the cell surface, whereas at neutral pH they were released into the buffer. The release did not involve de novo protein synthesis. I showed that purified recombinant His6-enolase, His6-GAPDH, His6-GS and His6-GPI reassociate with cell wall and bind in vitro to lipoteichoic acids at acidic pH. The in-vitro binding of these proteins localizes to cell division septa and cell poles. I also show that the release of moonlighting proteins is enhanced in the presence of cathelicidin LL- 37, which is an antimicrobial peptide and a central part of the innate immunity defence. I found that the LL-37-induced detachment of moonlighting proteins from cell surface is associated with cell wall permeabilization by LL-37. The results in this thesis work are compatible with the hypothesis that the moonlighting proteins of L. crispatus associate to the cell wall via electrostatic or ionic interactions and that they are released into surroundings in stress conditions. Their surface translocation is, at least in part, a result from their release from dead or permeabilized cells and subsequent reassociation onto the cell wall. The results of this thesis show that lactobacillar cells rapidly change their surface architecture in response to environmental factors and that these changes influence bacterial interactions with the host.

Liberación de compuestos al medio circundante durante la supervivencia a bajas temperaturas en Vibrio harveyi

Vibrio harveyi es considerado como una de las especies más relevantes del género Vibrio debido a su capacidad para infectar peces marinos e invertebrados. Estudios previos han demostrado que la respuesta de V. harveyi ante condiciones ambientales adversas (p.e. disminución de la temperatura) es su entrada en el denominado estado Viable No Cultivable (VNC), representando este estado una estrategia de supervivencia para algunas bacterias no diferenciadas. Se ha estudiado la respuesta de este microorganismo durante su incubación a bajas temperaturas (4˚C) utilizando como soporte tanto agua de mar como sobrenadantes recogidos en experiencias de superviviencia previas. V. harveyi presenta un patrón similar durante su incubación en agua de mar como en fases tempranas de estudio en sobrenadantes. Sin embargo, en fases tardías de estudio se ha comprobado que se retrasa su entrada en el estado VNC. Estos resultados sugieren que estas poblaciones podrían liberan compuestos al medio para favorecer su supervivencia bajo condiciones ambientales adversas.

Efecto de la radiación visible sobre la supervivencia de Acinetobacter baumannii sobre soportes inertes

Acinetobacter baumannii es una bacteria de gran importancia clínica debido a las infecciones nosocomiales a las que se asocia. La amenaza que supone en el ámbito hospitalario está directamente relacionada con su capacidad para sobrevivir a condiciones hostiles tales como cambios de temperatura, estrés lumínico y sequedad. En este contexto, se ha estudiado el efecto de la radiación visible sobre poblaciones de A. baumannii (ATCC 19606) mantenidas a temperatura ambiente en medio líquido (condiciones de ayuno) y sobre soporte sólido (condiciones de ayuno y sequedad). Para determinar la posible pérdida de cultivabilidad y la entrada en estado viable no cultivable (VNC), las poblaciones de A. baumannii se inocularon en solución salina estéril o se fijaron a filtros de acetato de celulosa estériles y se incubaron a 20ºC en condiciones de oscuridad (control) o exposición a luz visible. A lo largo de la supervivencia, utilizando microscopía de epifluerescencia, se cuantificaron las células totales, viables y cultivables. Además, se determinó la capacidad de formar biofilms de estas poblaciones. Bajo condiciones de oscuridad, tanto en soportes sólidos como en medio líquido, no se detectó pérdida de cultivabilidad, actividad o integridad celular durante al menos 7 días. Sin embargo, la luz visible tuvo un efecto negativo sobre las poblaciones de A. baumannii expuestas tanto en medio líquido como sobre soporte sólidos. En medio líquido, si bien la radiación luminosa no afectó a la integridad celular, al finalizar el periodo de exposición (7 días) el número de células cultivables descendió 1,5 log y el 27% de la población se encontraba en estado VNC. En condiciones de sequedad, la pérdida de cultivabilidad se detectó ya desde el primer día de exposición, situándose por debajo del límite de detección tras 5 días; la densidad de células viable también disminuyó, de modo que tras 7 días de exposición el 4% de la población era VNC. Además, la capacidad de formar biofilms se vio negativamente afectada a lo largo de la permanencia tanto en luz como en oscuridad. El efecto negativo de la luz fue especialmente relevante en poblaciones mantenidas en soportes sólidos. Bajo condiciones de ayuno, A. baumannii es capaz de persistir durante periodos de tiempo de al menos una semana incluso en ausencia de humedad. Sin embargo, la exposición de radiación luminosa induce la entrada en estado VNC en estas mismas condiciones, siendo este efecto negativo más acusado en condiciones de ayuno y sequedad.

Estudio de la distribución ambiental de los hongos del género Scedosporium en el País Vasco. Identificación de especies por técnicas moleculares.

El complejo de especies Scedosporium/Pseudallescheria está compuesto por diferentes especies de hongos filamentosos. De las cinco más habituales y utilizadas en este estudio existen tres especies de patógenos oportunistas clínicamente importantes, S. apiospermum, S prolificans y S. aurantiacum, que generan scedosporiosis especialmente en individuos inmuncocomprometidos. El aumento del número de este tipo de pacientes en los últimos años está elevando la incidencia de los casos de scedoporiosis. Scedosporium spp. se encuentran frecuentemente en hábitats humanizados y con presencia de contaminación. En este trabajo, se ha realizado un estudio para determinar su presencia en algunos hábitats de la Comunidad Autónoma del País Vasco (CAPV) y conocer su distribución, empleando técnicas microbiológicas y moleculares. No se aisló ninguna cepa del género en las playas de la CAPV, mientras que si que se encontraron en parques urbanos, aislándose la mayor cantidad de cepas y variedad de especies del género en las muestras de Araba. Por otro lado, se identificaron las especies del género mediante PCR, encontrándose cepas de S. prolificans, S. aurantiacum, S. dehoogii y P. minutispora. Además, se comprobó que los primers disponibles S. apiospermum no permitían discriminarlo del resto de especies.

Efecto de la radiación visible sobre la supervivencia de Vibrio harveyi en el medio marino

Vibrio harveyi es un microorganismo marino perteneciente a la familia Vibrionaceae, patógeno de numerosos animales marinos; tanto invertebrados como vertebrados, pudiendo producir pérdidas económicas en países que se benefician de la acuicultura. Se trata de un microorganismo que vive en un medio natural con escasa cantidad de nutrientes, por ello es un microorganismo oligotrofo. Además el medio marino es un medio con una gran cantidad de sales, con lo cual V. harveyi es una bacteria halófila. 3 V. harveyi es capaz de entrar en lo que se conoce como estado Viable No Cultivable (VNC), en dicho estado es capaz de sobrevivir a situaciones de estrés manteniendo niveles bajos de actividad y perdiendo la cultivabilidad. La radiación luminosa visible, a pesar de tener efectos beneficiosos en los seres vivos, puede provocar efectos negativos en las poblaciones microbianas marinas. En este trabajo se determinó la entrada en estado VNC en sus condiciones de temperatura ambiente (20ºC) tanto en un control en oscuridad así como bajo estrés lumínico. Los resultados mostraron como las células mantenidas en oscuridad no entraron en estado VNC, aunque sí se produjo una pérdida de cultivabilidad relacionada con lesiones celulares provocadas por los nutrientes de determinados medios de cultivo. En cambio, las células que fueron expuestas a la luz visible indicaron una pérdida de cultivabilidad a lo largo de los días de exposición, manteniéndose al finalizar el trabajo experimental el 93% de la población en estado VNC. Por lo tanto, la luz visible provoca un efecto negativo en la población de V. harveyi que es capaz de mantenerse en un estado VNC para sobrevivir a las condiciones adversas.

Producción de la proteína recombinante Kre9 del hongo patógeno Candida albicans con actividad proinflamatoria y protumoral.

Candida albicans es un hongo dimórfico capaz de desencadenar una respuesta proinflamatoria mediada por citocinas que incrementa la adhesión de células tumorales al endotelio hepático, favoreciendo así el proceso de metástasis. La proteína Kre9 de C. albicans está relacionada con la citocina IL-1β, la cual participa en la cascada proinflamatoria. Para estudiar el efecto de la proteína Kre9 en la actividad prometastática de C. albicans, esta se clonó en Escherichia coli mediante el vector comercial pETBlue-2; seguidamente se expresó y purificó mediante cromatografía. Los resultados indican que el procedimiento se llevó a cabo correctamente ya que se identificó la presencia de la proteína mediante SDS-PAGE y Western Blot. Por último, se retiraron las endotoxinas de la muestra mediante tratamiento con agarosa-polimixina y se determinó la concentración final de proteína y endotoxinas.

Ekialdeko Kantauriar itsasoko kostaldeko bakterioen isolamendua eta kontserbazioa

Ekialdeko Kantauriar itsasoko kostaldeko bakterioen isolamendua eta kontserbazioa

Genomotipificación de Camylobacter jejuni mediante microarrays de ADN

354 p. (Bibliogr. 271-303) - Correo electrónico de la autora: andrea.guridi@gmail.com

Caracterización de aislamientos atípicos de Candida dubliniensis

241 p. : il., gráf

Distribución de "coxiella burnetii" en los rumiantes domésticos y en la fauna silvestre de la Comunidad Atutónoma Vasca. Evaluacióndel efecto del tratamiento antibiótico y de la vacunación en el control de la fiebre Q en rebaños ovinos naturalmente infectados

243 p. : il.

Análisis histológico e inmunohistoquímico de los subtipos de enfermedad liquenoide oral

176 p. : il.

Desarrollo de métodos de detección de salmonella basados en la reacción en cadena de la polimerasa y su validación en muestras alimentarias

224 p.

Dinámica poblacional, características clínicas, sensibilidad antimicrobiana y tipado molecular de la infección gonocócica: estudio clínico y epidemiológico en el área de Bilbao

191 p.