Sekvenační identifikace a typizace Legionella sp. a její využití v epidemiologii.

Bc. Andrea CIGNOVÁ

Master's thesis

Sequential identification and typing of Legionella sp. and their epidemiological utilization.

Abstract:

Bakterie rodu Legionella se hojně vyskytují ve vodních ekosystémech, ale nalézány jsou také v půdě a kompostech. Odtud se dostávají do vodních systémů vytvořených člověkem, jako jsou průmyslové technologie nebo vodovodní systémy velkých budov. Úkolem preventivních opatření je zabránit jejich přenosu na vnímavé osoby. Dvacet čtyři druhů legionel může způsobit onemocnění člověka. Nejvýznamnější je L. pneumophila a její sérologická skupina 1, která tvoří více než 50 % všech nákaz v České republice. Použití molekulárně biologických metod k detailní typizaci kmenů legionel umožňuje epidemiologům potvrdit zdroj nákazy a nařídit jeho sanaci. Taxonomická klasifikace legionel je založena na variabilitě genu mip. Jeho sekvenace je v současné době metodou volby. Sérologické metody s králičími polyklonálními séry nebo monoklonálními protilátkami májí řadu omezení a neumožňují rozlišení některých druhů, které jsou si geneticky velmi blízké. To je i případ skupiny PAB (L. parisiensis - L. anisa - L. bozemanii). Klasifikace založená na sekvenaci genu mip byla použita v naší kolekci 45 vzorků. 42 kmenů bylo izolováno z prostředí, jeden kmen z pacienta a dva vzorky byly biologický materiál. Potvrdilo se, že L. anisa v přírodě jasně dominuje a nemá výraznější klinický význam. Patogenní L. bozemanii byla prokázána v jediném kmeni z pacienta. Sekvenace mip byla použita také k identifikaci některých kmenů, které vykazovaly atypickou sérologickou reakci. Mezi těmito kmeny byly identifikovány čtyři doposud nepopsané kmeny a zřejmě se jedná o nové druhy legionel. Sekvenační typizace L. pneumophila je mezinárodně standartizovaná a validovaná metoda k průkazu zdroje nákazy. Ten je potvrzen v případě shody sekvenačních typů nebo alelických profilů kmene legionely izolované z prostředí a kmene od pacienta. Sekvenační typizaci lze využít také k analýze zdravotního rizika, protože sekvenační typ L. pneumophila často charakterizuje virulenci kmene. V této diplomové práci jsou prezentovány epidemiologická šetření všech typů legionelóz, a to komunitních, nozokomiálních, cestovních i profesionálních. V souboru vyšetřovaných vzorků byla L. pneumophila původcem komunitních legionelóz v 47,2 %. Nejčastěji identifikovaný byl sekvenační typ ST62. Nezodpovězenou otázkou zůstává, kde je zdroj tohoto sekvenačního typu, který je z prostředí izolován vzácně. V Evropě rozšířený ST1, způsobující onemocnění zejména u oslabených a imunokompromitovaných lidí, byl původcem tří nozokomiálních nákaz ze čtyř šetřených a tvořil 39,3 % environmentálních izolátů.

Abstract:

Bacteria of the genus Legionella are commonly found in aquatic ecosystems but also in the soil and compost mixes. They get from these environments to man-made water systems such as industrial technologies or water distribution systems of large buildings. The main reason of preventive measures is to hamper their transmission onto susceptible persons. 24 Legionella species have been implicated to infect humans. The most important L. pneumophila sg. 1 causes more than 50 % of cases notified in the Czech Republic. The implementation of molecular biology methods to detailed typing of Legionella strains has enabled to confirm the source of infection and impose remedial measures. The taxonomic classification of the genus Legionella is based mainly on the variability of the mip gene. Its sequencing has become currently the method of choice. Serological identifications using rabbit polyclonal or monoclonal antisera have a number of limitations that do not allow a correct identification of genetically related species. One of these is the group PAB (L. parisiensis - L. anisa - L. bozemanii). The mip sequencing was applied to the collection of 42 strains from environmental samples, one isolate from a patient and two clinical samples tested directly. L. anisa has been shown to dominate in water samples and its clinical importance appears low. L. bozemanii was confirmed from the patient. The mip sequencing was also used in case of the isolates whose serology patterns did not match type strains of particular species. Four possible "novel species candidates" have been recognized. L. pneumophila sequence-based typing (SBT) scheme is an internationally adopted and validated method for source tracking. The sequence types (ST) or allelic profiles of the environmental isolates must match this from a patient. SBT can be also utilized in risk assessments. There are sequencing types that differ substantially in their virulence. Also the data coming from epidemiological investigatins are presented here comprising the following sources: community acquired (CAP), nosocomial, travel associated and professional. L. pneumophila was detected in 47.2% as a cause of CAP. With ST62 prevailing. This ST is rarely encountered in water, which generates a question where its source can be. The most common ST1 in Europe has predominated also here among patients with impaired imunity or other serious underlying diseases. Three nosocomial infections were confirmed. Furthermore, ST1 was found in 39.3% among environmental isolates.

Keywords

Legionella sp., Legionella pneumophila, sekvenační identifikace, sekvenační typizace, epidemiologie, gen mip, alelický profil

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 30. 4. 2012

Accessible from:: 30. 4. 2012

Thesis defence

• Supervisor: Prof. RNDr. Milan Navrátil, CSc.

PALACKÝ UNIVERSITY IN OLOMOUC

Faculty of Science

Master programme / field:
Biology / Molecular and Cell Biology