Titelaufnahme
Titelaufnahme
- TitelAnalyse der Transmission und des zoonotischen Potentials von Streptococcus gallolyticus subsp. gallolyticus
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- Erschienen
- SpracheDeutsch
- DokumenttypDissertation
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Klassifikation
Abstract
Streptococcus gallolyticus subsp. gallolyticus ist ein Kommensale des
Gastrointestinaltraktes (GIT) von Mensch und Tier, der auch fakultativ pathogen sein kann.
Das Bakterium kann als Erreger der Endokarditis, Meningitis und Sepsis im animalen und
humanen Wirt identifiziert werden. Beispielsweise wurden in 20 % der humanen
Streptokokken-bedingten Endokarditis S. gallolyticus subsp. gallolyticus als auslösendes
Pathogen identifiziert. Obwohl die Infektionszahl zunimmt, sind die Transmissionswege und
das zoonotische Potential bislang weitgehend ungeklärt.
In dieser Arbeit wurde eine epidemiologische Fall-Kontrollstudie durchgeführt, mit der die
Prävalenz von S. gallolyticus subsp. gallolyticus im humanen GIT ermittelt wurde.
Molekulargenetisch konnten 75 % der getesteten Stuhlproben gesunder Probanden
(n = 96) als S. gallolyticus subsp. gallolyticus-positiv identifiziert werden. In der Studie
konnte bei Probanden unter 50 Jahren das fakultative Pathogen signifikant häufiger
detektiert werden, wenn der Wohnsitz nicht in der Stadt war (Odds Ratio 0,12; p = 0,025).
Des Weiteren gab es Hinweise, dass eine Amphixenose durch den Konsum von rohem
Fleisch begünstigt werden könnte.
Im Rahmen dieser Arbeit wurden durch die Etablierung eines Selektivmediums zahlreiche
S. gallolyticus subsp. gallolyticus-Isolate aus humanem und animalem Fäzes und aus der
Umwelt gewonnen und das Stammkollektiv damit erweitert. Dessen bakterielle
Populationsstruktur konnte anhand des in dieser Arbeit komplettierten subspeziesspezifischen
Multilocus Sequence Typing Schemas analysiert werden, wodurch erstmals
Hinweise für eine potentielle Transmission zwischen Mensch und Tier aufgezeigt wurden.
Ein übereinstimmendes Allelprofil wurde sowohl in einer humanen Blutkultur eines
Landwirtes als auch im Kot von Legehennen seines Betriebes detektiert. Durch
systematische Beprobungen konnten in diesem Legehennenbetrieb tierassoziierte Isolate
aus der Umgebung (z. B. aus Staubpartikeln) und aus fäkalen Proben von Legehennen
identifiziert werden, die diverse Sequenztypen (STs) aufwiesen. Durch die Analyse der
einzelnen STs mit den jeweiligen Isolationsquellen konnten potentielle direkte und indirekte
Transmissionswege identifiziert werden. Diese Interspeziestransmission könnte sowohl
durch einen engen Kontakt zu kolonisierten Legehennen als auch durch einen fäkal-oralen
Transfer beeinflusst werden.
Weiterhin wurde eine Überlebensfähigkeit von S. gallolyticus subsp. gallolyticus außerhalb
seines natürlichen Habitats auf trockenen Oberflächen, in Stuhl, im Leitungswasser sowie
in Milch bis zu 14 Tage bei Raumtemperatur und 4 °C nachgewiesen. Es konnte gezeigt
werden, dass S. gallolyticus subsp. gallolyticus die Pasteurisierung von Milch überleben
kann, wodurch eine generelle Übertragung des fakultativen Pathogens durch Milchprodukte
möglich wäre. Die nachgewiesene Toleranz von S. gallolyticus subsp. gallolyticus
gegenüber alkalischen pH-Werten weist auf die Kolonisationsfähigkeit im GIT hin. Daraus
kann abgeleitet werden, dass die Umwelt als Reservoir des Bakteriums fungieren kann und
ein Transfer des Bakteriums über Nahrungsmittel möglich ist. Nach der Kolonisation des
GITs begünstigt unter anderem die Adhäsion an Kollagene die Initiation einer Infektion. Für
die verschiedenen Isolate konnte außerdem eine unterschiedlich stark ausgeprägte
Fähigkeit der Adhärenz an Kollagen I und IV aufgezeigt werden, was auf divergente
Virulenzeigenschaften des analysierten Kollektivs hindeutet. Folglich resultiert ein
unterschiedliches Potential der analysierten Stämme, an das Kollagen I der extrazellulären
Matrix des Endokards zu adhärieren und eine Infektion zu initiieren. Diese ermittelten
Phänotypen zeigen auf, dass die Übertragung von S. gallolyticus subsp. gallolyticus
zwischen Mensch und Tier, eine Etablierung im GIT und eine Infektion am Endokard
möglich ist.
Zusammengefasst konnte in dieser Arbeit mit Hilfe der analytischen Epidemiologie sowie
der phänotypischen Charakterisierung eine potentielle Interspeziestransmission von
S. gallolyticus subsp. gallolyticus dargestellt werden. Demnach konnten neue Erkenntnisse
gewonnen werden, die das zoonotische Potential des fakultativen Pathogens aufzeigten.
Abstract
Streptococcus gallolyticus subsp. gallolyticus is a normal inhabitant and also a facultative
pathogenic bacterium of the human and animal gastrointestinal tract (GIT). The same
infections, such as endocarditis, meningitis and septicemia, can be observed in animals
and humans. Exemplarily, S. gallolyticus subsp. gallolyticus was the causative pathogen in
20% of human streptococcal-induced endocarditis cases. Although the number of infections
detected is increasing, the transmission pathways and the zoonotic potential are still
unexplained.
In this study, an epidemiological case-control study was performed to determine the
prevalence of S. gallolyticus subsp. gallolyticus in the healthy human gut. Molecular genetic
analyses revealed 75% S. gallolyticus subsp. gallolyticus-positive fecal specimens of
heathy humans (n = 96). Within these investigations, the facultative pathogen was
significantly more detected in the younger population group (≤ 50 years old) not living in an
urban residence (odds ratio 0.12; p = 0.025). It was also shown that the consumption of
raw meat may promote amphixenosis.
Furthermore, a selective medium was established which enables the selection of several
S. gallolyticus subsp. gallolyticus isolates from human and animal feces as well as from the
environment to enlarge the strain collection. Within this work, the subspecies-specific
multilocus locus sequence typing scheme has been completed and was used to investigate
the bacterial population structure. In addition, it demonstrates for the first time a potential
transmission between animals and humans. The same allelic profile was identified in
isolates from a human blood culture of a farmer and from fecal droppings of his laying hen
flock. Systematic investigations of the multiage system of the laying hen flock revealed
more isolates with divergent sequence types (STs) in isolates from the environment of birds
(for example, in particles of dust) and from fecal droppings of laying hens. The analysis of
the STs and the related origin of the isolates demonstrated potential direct and indirect
transmission routes. The interspecies transmission might be increased through a close
contact to colonized laying hens as well as a fecal oral transfer.
Additionally, the survival of S. gallolyticus subsp. gallolyticus outside its natural habitat was
demonstrated on dry surfaces, in human feces, in tap water and in milk up to 14 days at
room temperature or at 4°C. Furthermore, S. gallolyticus subsp. gallolyticus survived the
pasteurization of milk, which may imply a potential transmission by milk products. The
tolerance of the bacterium to survive alkaline milieu detected suggests a possible
colonization of the human digestive tract. Therefore, the environment may function as a
reservoir of S. gallolyticus subsp. gallolyticus and the transfer of the bacterium may be
possible by nutrition. After colonization of the GIT, the adhesion to collagen may influence
the initiation of an infection. Different abilities to adhere to collagen I and IV indicate
divergent virulence capabilities within the strain collection analyzed. Consequently, the
strains possess different potential to adhere to collagen I of the extracellular matrix of the
endocardium to initiate an infection. These phenotypes observed lead to the assumption
that S. gallolyticus subsp. gallolyticus may be transmitted between animals and humans,
colonize the GIT and cause an infection of endothelial structures.
In summary, this work demonstrates a potential interspecies transmission of S. gallolyticus
subsp. gallolyticus based on the analytical epidemiology and phenotypic characterization.
These approaches, therefore, showed the zoonotic potential of S. gallolyticus subsp.
gallolyticus.
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