Interakce mezi patogeny kolonizujícími plíce pacientů s cystickou fibrózou

Bc. Vendula Kučová

Master's thesis

Interactions among pathogens colonizing the lungs of cystic fibrosis patients

Abstract:

Cystická fibróza (CF) je závažné genetické onemocnění postihující především dýchací aparát, gastrointestinální trakt nebo slinivku břišní. Pro dekompenzované pacienty s CF je typický výskyt oportunně patogenních mikroorganismů, jejichž přítomnost výrazně komplikuje zdravotní stav pacienta. V dýchacích cestách především dospělých pacientů s CF je často detekována bakterie Pseudomonas aeruginosa, jež je díky vysoké rezistenci a produkci mnoha virulenčních faktorů obávaným patogenem, který často odolává antibiotické terapii a infekce přechází do chronického stavu. Pyociny, antimikrobiální proteiny produkovány P. aeruginosa, představují určitou alternativu při terapii pseudomonádových infekcí. V předložené práci bylo testováno 46 kmenů P. aeruginosa, získaných ze spúta nebo laryngeálního stěru pacientů s CF, na produkci pyocinů genotypovou i fenotypovou metodou. Pomocí metody PCR bylo zjištěno, že 100 % izolátů neslo gen pro aspoň jeden typ pyocinu a vzájemná inhibice mnoha kmenů pak byla prokázána i v křížovém testu. Dále byly u každého kmenu stanovovány vybrané faktory virulence, jmenovitě tvorba biofilmu, motilita („swimming“, „swarming“ a „twitching“) a produkce hemolyzinů. Schopnost tvořit biofilm byla v rámci testovaného souboru vysoká, submerzní biofilm tvořilo 95,7 % a aerovaný biofilm 63,0 % kmenů. V celém souboru se nacházely pouze dva nepohyblivé kmeny ve všech třech testovaných typech motility. Taktéž produkce hemolyzinů byla prokázána u všech izolátů. Výsledky práce prokázaly vysokou schopnost kmenů inhibovat jiné kmeny, a to i v případě izolátů, které produkují několik virulenčních faktorů.

Abstract:

Cystic fibrosis (CF) is severe genetic disease, that affects mainly respiratory tract, gastrointestinal tract or pancreas. For decompensated CF patients is typical high occurrence of opportunistic pathogens that have negative impact on the patient’s health condition. One of the most common bacteria in the respiratory tract of CF patients is Pseudomonas aeruginosa, which is due to high resistance and production of many virulence factors a feared pathogen. Strains in the CF lungs often survive an antibiotic therapy, so the infection becomes chronic. Pyocins are antimicrobial proteins produced by P. aeruginosa and are considered as a therapeutical option for infections caused by pseudomonads. In this thesis a group of 46 P. aeruginosa strains, isolated from sputum or laryngeal smear from CF patients, was tested. The pyocin production was tested by both PCR and phenotypic method. PCR detection showed that 100 % of all the strains produced at least one type of pyocin and inhibitions between numerous strains were confirmed by phenotypic cross-test. Subsequently we determined production of the selected virulence factors such as biofilm formation, motility (swimming, swarming and twitching), and haemolysin production. Ability to form biofilm was very high, 95,7 % strains were submerse biofilm producers and 63,0 % were able to form an air-liquid interface biofilm. There were only two strains that totally lacked motility. Haemolysin production was also observed in all tested strains. Results of this study demonstrated a high ability of the tested strains to inhibit other isolates, even those that produced many virulence factors.

Keywords

cystická fibróza, Pseudomonas aeruginosa, pyociny, motilita, biofilm, hemolyziny, cystic fibrosis, pyocins, motility, haemolysins

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 15. 5. 2023

Thesis defence

• Date of defence: 19. 6. 2023
• Supervisor: RNDr. Kateřina Snopková, Ph.D.
• Reader: doc. MUDr. Kristián Brat, Ph.D.

Masaryk University

Faculty of Science

Master programme / field:
Microbiology / Microbiology