Ulosteensiirtoluovuttajilta eristettyjen vankomysiiniresistenttien suolistobakteerien identifiointi ja vanB-kantajuus

Show full item record



Permalink

http://urn.fi/URN:NBN:fi:hulib-202104071856
Title: Ulosteensiirtoluovuttajilta eristettyjen vankomysiiniresistenttien suolistobakteerien identifiointi ja vanB-kantajuus
Author: Vähä-Mäkilä, Helena
Contributor: University of Helsinki, Faculty of Agriculture and Forestry
Publisher: Helsingin yliopisto
Date: 2021
Language: fin
URI: http://urn.fi/URN:NBN:fi:hulib-202104071856
http://hdl.handle.net/10138/328764
Thesis level: master's thesis
Degree program: Mikrobiologian ja mikrobibiotekniikan maisteriohjelma
Master's Programme in Microbiology and Microbial Biotechnology
Magisterprogrammet i mikrobiologi och mikrobibioteknik
Specialisation: ei opintosuuntaa
no specialization
ingen studieinriktning
Abstract: Ihmisen suolta asuttava suolistomikrobisto on viruksista, bakteereista, arkeoneista, sienistä ja mikrotumallisista koostuva yhteisö, joka hyödyttää kantajaansa monin eri tavoin. Mikrobisto tuottaa suoleen lyhytketjuisia rasvahappoja ja vitamiineja, sekä edesauttaa isännän immuunijärjestelmän kehittymistä ja normaalia toimintaa. Terve suolistomikrobisto antaa kolonisaatiosuojaa taudinaiheuttajia vastaan estäen taudinaiheuttajien kiinnittymistä ja lisääntymistä suolessa. Antibioottien käyttö on suuri suolistomikrobiston tasapainoa ja kolonisaatiosuojaa heikentävä tekijä, mikä voi altistaa potilaan antibioottikuurin jälkeisille suolistoinfektioille. Yleisin antibioottiripulia aiheuttava bakteeri on Clostridioides difficile. C. difficile -infektiota hoidetaan yleisimmin vankomysiini ja metronidatsoli antibiooteilla, minkä jälkeen infektio uusiutuu noin 20 % potilaista, jolloin puhutaan uusiutuvasta C. difficile -infektiosta. Uusiutuvaa C. difficile -infektiota hoidetaan uusittujen antibioottikuurien lisäksi ulosteensiirrolla. Ulosteensiirto on hoitomuoto, jossa seulontatutkimuksen läpikäyneen, terveen luovuttajan ulostetta siirretään potilaan suoleen tasapainoisen suolistomikrobiston palauttamiseksi. Ulosteensiirto on tehokas hoito uusiutuvaan C. difficile -infektioon, mutta sen käyttöä muidenkin suolistomikrobiston epätasapainoon liittyvien sairauksien hoidossa tutkitaan aktiivisesti. Ulosteensiirron korvaavana hoitona on tutkittu valituista bakteerikannoista koostuvia ulostesiirteen tavoin käytettäviä bakteerisiirteitä, jolloin minimoitaisiin ulosteensiirron mahdolliset riskit, kuten aiemmin tuntemattomien taudinaiheuttajien siirtyminen vastaanottajiin. Suolistomikrobisto on otollinen rikastumisympäristö antibioottiresistenssiä aiheuttaville geeneille. Bakteerien tiheästi asuttama ekosysteemi mahdollistaa tehokkaan horisontaalisen geeninsiirron bakteerien välillä. Kaikille C. difficile -bakteerin kantajille ei kehity C. difficile -infektio antibioottihoitojen jälkeen, eikä kaikkien antibiooteilla hoidettujen C. difficile -potilaiden infektio uusiudu. Selityksenä tälle voi olla antibioottikuurin jälkeen suoleen jäävien antibioottiresistenttien mikrobien tarjoama tarpeeksi vahva suoja C. difficile -bakteeria vastaan. Antibiooteille vastustuskykyiset suolistomikrobit voivat olla olennainen tekijä kolonisaatiosuojan ylläpitämisessä antibioottikuurin aikana ja sen jälkeen. Koska vankomysiiniä käytetään C. difficile -infektion hoidossa, voisi turvallisten vankomysiiniresistenttien bakteerien käyttö bakteerisiirteissä antaa kolonisaatiosuojaa niissä tilanteissa, joissa potilasta hoidetaan myöhemmin vankomysiinillä. Tämän tutkimuksen tarkoituksena oli tutkia vankomysiinille vastustuskykyä aiheuttavan vanB-geenin esiintyvyyttä kolmen ulosteensiirtoluovuttajan ja 13 siirteen vastaanottajan mikrobistossa sekä tutkia ulosteensiirtoluovuttajien viljeltävissä olevia vankomysiinille vastustuskykyisiä suolistobakteereja. vanB-geeni osoitettiin ulostenäytteistä PCR-menetelmällä. Samalla tutkittiin vanB-geenin esiintymistä ulosteensiirtoluovuttajilla ja siirteen vastaanottajilla ennen ulosteensiirtoa ja sen jälkeen. vanB-geeni osoitettiin ulostenäytteistä PCR-menetelmällä. Tutkimuksessa eristettiin ja puhdistettiin 68 ulosteensiirtoluovuttajien vankomysiinille vastustuskykyistä bakteeri-isolaattia ja niiden laji tunnistettiin 16S rRNA -geenin perusteella. PCR-menetelmää käyttäen selvitettiin, onko isolaattien vastustuskyky vankomysiinille peräisin vanB-geenistä. Tutkimuksen tulokset osoittivat, että kaikkien ulostesiirteen luovuttaneiden luovuttajien suolistomikrobistoista löytyi vanB-geeni ja tämä geeni löytyi myös vastaanottajien suolistomikrobistosta kuukausi siirteen saamisen jälkeen ja yli puolella vastaanottajista vielä kahdeksan kuukauden tai vuoden kuluttua siirteen saamisesta. Ennen ulosteensiirtoa vastaanottajien näytteissä ei havaittu vanB-geeniä. Todennäköisin selitys tuloksille on, että vanB-geeni siirtyi luovuttajien mikrobiston mukana vastaanottajille. vanB-geeniä ei kuitenkaan löytynyt luovuttajien näytteistä eristetystä isolaateista, jotka edustivat 21 eri bakteerilajia. Näin ollen jäi selvittämättä, mitkä bakteerit ulosteensiirtoluovuttajien mikrobistossa kantavat vanB-geeniä. Luovuttajien väliset isolaattien lajiprofiilit poikkesivat melko paljon toisistaan, mikä tukee havaintoja yksilöiden mikrobiston ainutlaatuisuudesta. Yhtäkään lajia ei löytynyt kaikkien kolmen luovuttajan isolaattien joukosta, mutta kaikilta luovuttajilta eristetyistä isolaateista suurin osa kuului Bacteroides-suvun ja entisen Lactobacillus-suvun lajeihin. Tässä tutkimuksessa löydetyt bakteeri-isolaatit ovat potentiaalisia hoidollisen bakteerisiirteen osia, mutta paljon jatkotutkimuksia tarvitaan niiden hyötyjen ja turvallisuuden selvittämiseksi.The human gastrointestinal track is populated by gut microbiota that consist of viruses, bacteria, archaea, fungi and micro-eukaryotes. The gut microbiota is beneficial for the host in many ways, including synthesis of short chain fatty acids and vitamins, and supporting the maturation and normal functions of the immune system. A healthy gut microbiota provides colonization resistance by preventing the attachment and growth of pathogenic microorganisms in the intestines. The use of antibiotics is a common cause of intestinal microbiota disturbation and weakened colonization resistance, which can lead to intestinal infection after antibiotic treatment. The leading cause of antibiotic-associated diarrhea is infection caused by bacterium Clostridioides difficile. C. difficile infection is generally treated with vancomycin or metronidazole, but in approximately 20 % of the patients the infection renewed. In these cases, the infection is referred to as a recurrent C. difficile infection. A recurrent C. difficile infection is treated with a repeated course of antibiotics or a fecal microbiota transplantation (FMT). FMT is a medical procedure in which feces of a healthy pre-screened donor is infused into a patient’s intestine in order to restore a healthy gut microbiota. FMT is an effective treatment for recurrent Clostridioides difficile infections, and its efficacy to treat other diseases linked with intestinal dysbiosis is being studied. Rectal bacteriotherapy, in which a transplant consists of specific intestinal bacterial strains, is used similarly to FMT, has been studied as a substitute for FMT to further reduce possible risks of fecal transplant such as transferring yet-unknown pathogens into patients. The gut microbiota is a favorable ecosystem for enrichment of antibiotic resistant genes through horizontal gene transfer between bacteria. From individuals carrying C. difficile bacteria not everyone will develop C. difficile infection after antibiotic treatment, and not all C. difficile infections lead to recurrent C. difficile infections. The reason for this might be the colonization resistance against C. difficile provided by the antibiotic resistant microbes that weren’t affected by the antibiotic treatment. Antibiotic resistant commensal bacteria living in the intestine may have an important role in maintaining the colonization resistance during and after antibiotic treatment. Since vancomycin is used as a treatment for C. difficile infections, introduction of non-pathogenic vancomycin resistant bacteria in form of bacteriotherapy could provide a better colonization resistance during the antibiotic treatment. The aim of this study was to examine the incidence of vancomycin resistance gene vanB in the microbiota of three FMT donors and 13 recipients, and to study culturable vancomycin resistant gut bacteria isolated from FMT donors. The vanB gene carriage of FMT donors and patients before and after FMT was studied. Furthermore, a total of 68 vancomycin resistant bacterial isolates were cultivated and purified from FMT donors, and the taxonomical identification of isolates was performed based on their 16S rRNA gene. Whether the vancomycin resistance of the isolates resulted from vanB gene was assessed using a PCR method. The results showed that all the FMT donors carried a vanB gene in their microbiota. The gene was present in the patients’ intestinal microbiota one month after FMT and half of the patients carried the gene still after 8 or 12 months after FMT. The vanB gene wasn’t found in the samples collected from patients before FMT. It is likely that the vanB gene had transferred from donors to patients via FMT. However, vanB gene couldn’t be detected in any of the cultivated bacterial isolates, and thus the bacterial strains carrying the gene were left unidentified. The isolates represented 21 different bacterial species. Donors differed from each other with respect to overall species distribution, which supports the previous findings of individual specific microbiotas. All three donors carried species from the genus Bacteroides and lately reclassified genus Lactobacillus, but none of the species was found in all three donors. The isolates found in this study might be candidate strains for rectal bacteriotherapy, but further studies are required to determine the effectiveness and safety of these isolates.
Subject: Ulosteensiirto
suolistomikrobisto
vanB-geeni
vankomysiiniresistenssi


Files in this item

Files Size Format View

There are no files associated with this item.

This item appears in the following Collection(s)

Show full item record