Infektionsepidemiologie und Typing Modellstudiengang WS 07 / 08

Was fördert ihre Verbreitung? Bakterielle Erreger Welche sind es? Form Biochemie DNA/RNA Antigene usw Wo kommen sie her? Vom Patienten nebenan Aus dem Urlaub Was fördert ihre Verbreitung? Ein erfolgreicher Klon Multiklonal Antibiotikaresistenzen

Mikroskopie Antonie van Leeuwenhoek 1632-1723, Niederlande Mikroskopie 1675: Protozoen, Bakterien Bacillen, Kokken, Spirillen

Bakterien Formen

Gram Färbung Hans Christian Joachim Gram 1853-1938, Dänemark 1883-1885, Friedrichshain, Berlin: Gramfärbung Gram+: Blau Gram-: Rot (Gegenfärbung Safranin)

Gram-positiv

Gram-negativ

Bakterielle Zellwand

Bakterielle Erreger

DNA - Desoxyribonukleinsäure 1928/1944: Griffith/Avery: Transforming principle (S.pneumoniae) 1953:James Watson, Francis Crick: Doppelhelix 1978: Daniel Nathans, Hamilton Smith: Restriktionsendonukleasen 1983: Kary Mullis: Polymerase Chain Reaction (PCR) DNA Polymerase RNA Polymerase Ribosomen

Ribosomen

16S rRNA phylogenetic Tree

Intermezzo - Größenverhältnisse

Intermezzo - Nomenklatur Griechisch für Mikrobiologen streptos: einfach zu biegen, wie eine Kette staphyle: Traube coccos: Körnchen Streptococcus pneumoniae Staphylococcus aureus Escherichia coli Klebsiella pneumoniae Pseudomonas aeruginosa Kettenkörnchen der Lungenentzündung Goldene Traubenkörnchen Darmbakterien von Theodor Escherich Edwin Klebs, Lungenentzündung Falsche Einheit, alt und faltig

Oberflächenantigene

Streptococcus pneumoniae Kapseltypen Polysaccharid Kapsel 91 verschiedene Kapselstrukturen Neufeld'sche Quellungsreaktion Manche Serotypen gehäuft bei invasiven Krankheiten Manche Serotypen sind häufiger als andere

Serotyp-Verteilung invasiver Pneumokokken Erkrankungen bei Kindern, Deutschland (1997-2006)

7-valenter Pneumokokken Impfstoff IPD < 5 years Serotype coverage of PCV7 (V), vaccine-related (VR) and non-vaccine (NV) serotypes in all IPD in children <5 years

Streptococcus pyogenes (GAS) M-Protein (emm-Gen) M-Protein Antigen Unterteilung in Serovare Sequenzierung der Gene der M-Proteine (emm-Gene) Zur Zeit sind mehr als 150 verschiedene emm-Typen bekannt Das M-Protein hat eine antiphagozytäre Wirkung

emm-Typisierung von 203 invasiven S emm-Typisierung von 203 invasiven S.pyogenes Isolaten aus Deutschland 2003-2004 emm-type n= % 1 67 33,0 28 41 20,2 3 22 10,8 12 11 5,4 89 9 4,4 others 53 26,1 203 100,0  number of isolates  emm-type

Klonale Verwandtschaft Pulsed Field Gel Electroporesis (PFGE) Chromosomale DNA Extraktion Verdau mit Restriktionsendonuklease Auftrennung nach Größe auf Agarose-Gel

Pulsed Field Gel Electroporesis (PFGE)

Pulsed Field Gel Electroporesis (PFGE)

Klonale Verwandtschaft Multilocus Sequence Typing (MLST) DNA Sequenzierung interner Fragmente von 7 'house-keeping genes' essentielle Gene: nur wenige Mutationen werden toleriert Silent Mutations: bleiben erhalten, weil sie nicht stören Für Streptococcus pneumoniae aroE (shikimate dehydrogenase) gdh (glucose-6-phosphate dehydrogenase) gki (glucose kinase) recP (transketolase) spi (signal peptidase I) xpt (xanthine phosphoribosyltransferase) ddl (D-alanine-D-alanine ligase)

Multilocus Sequence Typing (MLST) PCR von 7 Genfragmenten Jede neue Sequenz erhält eine Nummer, gleiche Sequenzen erhalten gleiche Nummern Für jedes Allel eine Bibliothek von verschiedenen Varianten (Nummern) Nummern der 7 Allelen in fester Reihenfolge ergeben einen Code Jeder Code ist ein Sequence Type (eigene ST Nummer) Stämme mit gleichem Sequence Type sind klonal. Allel

Multilocus Sequence Typing (MLST) Beispiele ST aroE gdh gki recP spi xpt ddl 124 7 5 1 8 14 11 81 4 2 15 3 SLV15 DLV 23

Multilocus Sequence Typing (MLST) eBURST, Clonal Complex ST124

Klonale Verwandtschaft Anwendungen Zwei Patienten mit gleicher Infektion. Verdacht auf gleiches Isolat. → PFGE Gleiches Isolat ergibt haargenau gleiches PFGE Muster Es ist kaum Zeit da gewesen für Punktmutationen Klonale Verwandtschaft aller Makrolid-resistenten Pneumokokken Isolate in Deutschland, und Vergleich mit internationalen Isolaten → MLST Zeigt Verwandtschaft von zeitlich auseinanderliegenden Isolaten MLST ist 'portable', PFGE nicht

Schlussworte Typisierung von Bakterien ist enorm vielfältig Einige Beispiele wurden gezeigt in der Epidemiologie ist Typisierung sehr wichtig Manchmal Korrelation zwischen Typisierung und Krankheitsverlauf Rolle der Molekularbiologie ist groß