Severe Campylobacter infections in Finland

Show full item record



Permalink

http://urn.fi/URN:ISBN:978-952-10-7888-0
Title: Severe Campylobacter infections in Finland
Author: Feodoroff, Benjamin
Contributor organization: University of Helsinki, Faculty of Medicine, Haartman Institute, Department of Bacteriology and Immunology
Helsingin yliopisto, lääketieteellinen tiedekunta, kliinisteoreettinen laitos
Helsingfors universitet, medicinska fakulteten, Haartman institutet
Publisher: Helsingin yliopisto
Date: 2012-03-23
Language: eng
URI: http://urn.fi/URN:ISBN:978-952-10-7888-0
http://hdl.handle.net/10138/31457
Thesis level: Doctoral dissertation (article-based)
Abstract: Campylobacter jejuni and C. coli are among the most important bacterial enteropathogens worldwide, and the last decade Campylobacter infections in the European Union (EU) have shown a rising trend in incidence. The most commonly reported zoonosis in the EU, campylobacteriosis, can be transmitted to humans from a wide variety of wild birds, as well as from domestic and pet animals. Eating or handling raw or undercooked meat, particularly poultry, is considered the primary risk factor for Campylobacter infection, followed by other risk factors such as drinking unpasteurized milk or contaminated water, contact with domestic pets, and swimming in natural water sources. The enteric disease caused by C. jejuni or C. coli is characterized by profuse watery diarrhea, fever, abdominal pain, nausea, and sometimes bloody stools. The disease usually lasts from a few days up to one week, and although Campylobacter infection usually resolves spontaneously without antimicrobial treatment, prolonged symptomatic periods and relapses do occur. A complication that commonly follows and is attributed to Campylobacter infection is reactive arthritis, which occurs in approximately 1 to 10% of the patients. Closely associated with C. jejuni infection is also the more rarely encountered serious inflammatory polyneuropathy Guillain-Barré syndrome. Bacteremia due to C. jejuni or C. coli has been estimated to develop in 0.1 to 1% of patients with campylobacteriosis, and hematogenously spread disease is considered more common in older patients and those with severe underlying diseases. The bacterial characteristics of C. jejuni or C. coli which could lead to a more severe course of disease, to bacteremia, or to post-infectious complications are not well understood. Certain putative virulence factors have been suggested to be of importance for either the invasiveness or the colonization potential of C. jejuni, some examples of which are the plasmid pVir, Campylobacter invasion antigen, and γ-glutamyl transpeptidase (GGT). Other examples of putative virulence factors include those suspected to affect the bacterium s iron uptake, survival or metabolism. Moreover, because of the seriousness of Guillain-Barré syndrome, development of post-infectious adverse immune responses has been subject to specific focus, and structural differences in the lipooligosaccharide in the outer membrane of C. jejuni have been under extensive study. The relevance of these bacterial factors to the actual clinical disease outcome has yet to be explained, however, possibly with the exception of the relatively clear association between sialylated lipooligosaccharides and the development of the Guillain-Barré syndrome. The primary goal of this PhD study was therefore to try to define which bacterial factors could lead to a more severe outcome of Campylobacter infection. Two sets of patient data, along with the corresponding bacterial isolates of those patients, were included. The first was questionnaire-based, and collected from the Uusimaa region in southern Finland during July through December, 2006. The 192 patients included had been diagnosed as stool culture-positive for C. jejuni or C. coli, and all returned their questionnaires along with their informed consent. The second set of data was retrospective, nationwide, and register-based, and included 76 patients diagnosed with C. jejuni or C. coli bacteremia during a 10-year period in Finland, 1998-2007. The isolates from patients with enteritis were tested for antimicrobial susceptibility, the presence of putative virulence factor genes, and the production of GGT. Multilocus sequence typing (MLST) as well as determination of susceptibility to normal human serum was performed on the isolates from the patients with bacteremia. All C. jejuni isolates were tested for production of GGT, and in addition, the presence of the following putative virulence factor genes was tested by polymerase chain reaction (PCR) for all isolates; ceuE, ciaB, cj0486, and virB11, and additionally the gene cluster cdtABC and the genes cgtB, pldA, and wlaN for the enteritis isolates. For the bacteremia isolates, PCR analyses allowed determination of the MLST profiles and lipooligosaccharide (LOS) locus classes of the isolates. Results of multivariate analyses revealed bacterial differences based on the origin of infection among the enteritis isolates, as domestically acquired infections were significantly associated with the production of GGT, while imported infections were significantly associated with ceuE and cj0486. Susceptibilities of the bacterial isolates were tested for those antimicrobial agents most commonly used in the treatment of Campylobacter infections, and when these data were compared with the clinical information, some interesting findings emerged. First, among the patients with enteritis, bacterial resistance to ciprofloxacin did not seem to lead to more severe disease outcome. Instead, this was specifically attributed more to those isolates highly susceptible to ciprofloxacin. Second, the majority of the bacteremia isolates were susceptible to all tested antimicrobial agents. Third, among the patients with bacteremia, appropriate and empirical antimicrobial treatment affected neither patients duration of hospitalization nor the mortality attributable to the infection, to any greater extent. The C. jejuni and C. coli bacteremia patients were moderately young (median age, 46 years) and according to the Charlson weighted index of comorbidity, underlying diseases regarded as comorbidities significantly affecting disease outcome affected only 30%. Among the bacteremia isolates, MLST revealed the clonal complexes ST-677, ST-45, and ST-21 to be the most prevalent, accounting for 48%, 16%, and 14%, of the isolates. All the isolates of the ST-677 complex originated from patients diagnosed with C. jejuni bacteremia during the seasonal peak in May through August; these isolates were significantly more serum resistant than were all other isolates, and all isolates of the ST-677 complex had nonsialylated LOS. Isolates of the ST-45 complex were associated with production of GGT and were significantly more serum sensitive than were all other isolates, and all the ST-45 complex isolates had nonsialylated LOS. Isolates of the ST-21 complex were associated with the gene cj0486, and all these isolates had sialylated LOS.Från ett världsomfattande perspektiv är Campylobacter jejuni och C. coli viktiga bakteriella enteropatogener, och under början av 2000-talet har incidensen av Campylobacter infektioner inom den Europeiska unionen varit stigande. Campylobacterenterit är den vanligast förekommande zoonosen inom EU, och sjukdomen överförs till människor från ett flertal olika husdjur, boskap, sällskapsdjur och vilda fåglar. Vanliga smittoriskfaktorer är förtäring och hantering av rått, eller otillräckligt tillrett, kött. I synnerhet anses kyckling vara förknippat med sjukdomen, och övriga riskfaktorer av betydelse är bl.a. opastöriserad mjölk, förorenat vatten, kontakt med sällskapsdjur, och simning i sötvattendrag. Typiska symptom under campylobacterenterit orsakad av C. jejuni eller C. coli är vattnig diarré, feber, magvärk, illamående och, i vissa fall, blod i avföringen. Sjukdomen varar vanligen från några dagar upp till en vecka, och fastän tillfriskningen i allmänhet är spontan även utan antibiotikabehandling så förekommer även förlängda sjukdomstillstånd och relapser. Reaktiva artriter har visat sig vara förknippade till campylobacterenterit, och hos uppskattningsvis 1 till 10% av patienterna utvecklas dylika tillstånd. Det betydligt mera sällsynta Guillain-Barré syndromet, en allvarlig form av inflammatorisk polyneuropati, har dessutom visat sig vara förknippat till infektioner orsakade av C. jejuni. Bakteremi orsakad av C. jejuni eller C. coli förekommer hos uppskattningsvis 0.1 till 1% av patienter med campylobacterenterit, och hematogen spridning anses vara vanligare dels bland äldre patienter och dels bland patienter med svåra grundsjukdomar. Man känner dåligt till vilka bakteriella egenskaper hos C. jejuni eller C. coli som leder till att vissa infektioner har en svårare utgång, eller till att bakteremi eller senare komplikationer uppkommer. En mängd möjliga virulensfaktorer, som kunde vara av betydelse för invasions- eller koloniseringsförmågan hos C. jejuni, har föreslagits: exempelvis plasmiden pVir, Campylobacter invasion antigen och γ-glutamyl transpeptidas (GGT). Faktorer som påverkar bakteriens järnupptag, överlevnad eller ämnesomsättning är även potentiella virulensfaktorer. Strukturella variationer i lipooligosackariderna (LOS) i det yttre membranet av C. jejuni har undersökts ingående eftersom ofördelaktiga immunologiska reaktioner mot dessa har förknippats till Guillain-Barré syndromet. Målsättningen i detta avhandlingsarbete var att försöka utreda vilka bakteriella faktorer som kunde leda till sämre utgång av Campylobacter infektioner. Två insamlingar av patientinformation utfördes. Den första utfördes så att enkätformulär skickades till samtliga patienter för vilka diagnosen campylobacterenterit hade ställts inom Nyland under den senare hälften av år 2006. Denna studie innefattade alltsomallt 192 patienter med avföringsodlingar positiva för antingen C. jejuni eller C. coli, och dessa patienters svarsblanketter fanns också tillgängliga. Den andra insamlingen var landsomfattande och registerbaserad, och innefattade 76 patienter för vilka någondera diagnosen C. jejuni eller C. coli bakteremi hade ställts under en 10-årsperiod, 1998-2007, i Finland. Bakterieisolaten från patienterna med campylobacterenterit undersöktes för antibiotikakänslighet, förekomst av potentiella virulensfaktorgener och produktion av GGT. Multilocus sequence typing (MLST) och känslighet till normalt människoserum utfördes vidare för bakterieisolaten från bakteremipatienterna. Alla C. jejuni isolat blev testade för produktion av GGT, och med polymerase chain reaction (PCR) undersöktes alla isolat för förekomst av generna ceuE, ciaB, cj0486 och virB11. Därtill utfördes PCR av enteritisolatens DNA för att upptäcka förekomst av generna cdtABC, cgtB, pldA och wlaN, och vidare utfördes PCR analyser för att påvisa MLST profiler och LOS klasser av bakteremi-isolaten. Resultaten från multivariatanalyser påvisade bakteriella skillnader med avseende på ursprunget av infektionen bland enteritisolaten. Bakterierna som orsakade inhemska infektioner var förknippade med produktion av GGT, och bakterierna som orsakade inhemska importerade infektioner var förknippade med ceuE och cj0486. Bakterieisolatens känslighet till de antimikrobiella medel som används mest i behandlingen av campylobacterenterit fastställdes, och några intressanta fynd framkom när dessa uppgifter jämfördes med den kliniska informationen. Bland enteritisolaten verkade det som att de isolat som var motståndskraftiga mot ciprofloxacin inte gav upphov till en svårare sjukdomsbild, tvärtom så tyder resultaten på att en svårare sjukdomsbild snarare var förknippad med de isolat som var ytterst ciprofloxacinkänsliga. Största delen av bakteremi-isolaten var känsliga mot alla de antimikrobiella medel som testades, men trots det verkade antibiotikabehandlingen inte ha någon större inverkan på varken längden av sjukhusvistelse, eller dödligheten, hos patienter som hade C. jejuni eller C. coli bakteremi. Dessa patienter var relativt unga (åldersmedian 46 år), och de flesta hade inga svåra grundsjukdomar. Bland bakteremi-isolaten påvisade MLST att de klonala komplexen ST-677, ST-45 och ST-21 var vanligast. En överrepresentation av ST-677 kunde konstateras, alla isolaten som hörde till detta klonala komplex hade icke-sialylerat LOS, och dessa isolat var betydligt mera motståndskraftiga mot normalt människoserum jämfört med alla andra isolat. Isolaten från ST-45 klonala komplexet var också icke-sialylerade men ytterst känsliga för normalt människoserum.
Subject: klinisk bakteriologi
Rights: Julkaisu on tekijänoikeussäännösten alainen. Teosta voi lukea ja tulostaa henkilökohtaista käyttöä varten. Käyttö kaupallisiin tarkoituksiin on kielletty.


Files in this item

Total number of downloads: Loading...

Files Size Format View
severeca.pdf 579.8Kb PDF View/Open

This item appears in the following Collection(s)

Show full item record