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Bibliographic Metadata

Title
Free-living amoebae as bacterial reservoirs and human pathogens / submitted by Mag. rer. nat. Ute Scheikl
Additional Titles
Freilebende Amöben als Reservoirs für Bakterien und als Humanpathogene
AuthorScheikl, Ute
Thesis advisorWalochnik, Julia
PublishedWien, 2016
DescriptionXIV, 118 Seiten : Illustrationen, Diagramme
Institutional NoteMedizinische Universität Wien, Dissertation, 2016
Institutional NoteWien, Univ., Diss., 2016
Annotation
Zusammenfassung in deutscher Sprache
Abweichender Titel laut Übersetzung der Verfasserin/des Verfassers
LanguageEnglish
Bibl. ReferenceOeBB
Document typeDissertation (PhD)
Keywords (DE)Freilebende Amöben / FLA / Acanthamoeba / Naegleria / Balamuthia / Bakterien / GAE / PAME / Legionella / Wasser / Kühltürme
Keywords (EN)Free-living amoebae / FLA / Acanthamoeba / Naegleria / Balamuthia / bacteria / GAE / PAME / Legionella / water / cooling towers / ARDS / BAL / cytospin / FACS / flow cytometry / acute respiratory distress / ALI
URNurn:nbn:at:at-ubmuw:1-8949 Persistent Identifier (URN)
Restriction-Information
 The work is publicly available
Files
Free-living amoebae as bacterial reservoirs and human pathogens [15.06 mb]
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Reference
Classification
Abstract (German)

Freilebende Amöben (FLA) sind in der Umwelt weit verbreitet und sind die Erreger von sehr seltenen, aber schweren Infektionen. Akanthamöben können insbesondere bei Kontaktlinsenträgern eine rasch fortschreitende Keratitis (AK) auslösen. Darüber hinaus können Akanthamöben opportunistische Infektionen, wie etwa die Granulomatöse Amöbenenzephalitis (GAE) verursachen. Die durch Balamuthia mandrillaris verursachte GAE und auch die Primäre Amöbenmeningoenzephalitis (PAME) durch Naegleria fowleri können hingegen auch beim Immungesunden auftreten. Neben ihrer Rolle als Pathogene weiß man, dass FLA auch als Reservoir für verschiedene Bakterien, wie etwa für Legionella pneumophila dienen, die durch die intrazelluläre Replikation sogar ihre Infektivität steigern. Industriewässer und insbesonder Kühltürme waren in der Vergangenheit immer wieder die Quelle von Legionellen-Ausbrüchen und werden daher regelmäßigen Untersuchungen unterzogen, allerdings ohne dabei die FLA und ihre Funktion als Vehikel und Reservoir zu berücksichtigen. Das Ziel der ersten Studie war daher ein FLA-Screening von Industriewässern durch Einsatz von Kultur, PCR und Sequenzieren parallel zu einer Standard-Untersuchung auf Legionellen (ÖNORM ISO 11731:1998). Insgesamt wurden 201 Wasserproben untersucht, wobei 129 Wasserproben von Kühltürmen, 72 Prozeßwasserproben von österreichischen Papiermaschinen und 30 Proben von Kühlschmierstoffen untersucht wurden. In 72.6% der Wasserproben konnten FLA nachgewiesen werden, wobei Acanthamoeba spp. mit 23.9% am Häufigsten waren. 34.8% der Wasserproben waren positiv auf Legionella spp., wovon 81.4% positiv auf FLA waren. Die Kühlschmierstoffe waren dagegen negativ auf Legionellen und nur in einer Probe konnten Akanthamöben nachgewiesen werden. Basierend auf diesen Ergebnissen, sollte in der zweiten Studie ein System zur Detektion der Wirtsamöben etabliert werden, dass man in ein Legionella Routine Screening implementieren kann. Dafür wurde ein für verschiedene FLA-Taxa spezifisches real-time PCR-System entwickelt. Insgesamt wurden drei Kühltürme über den Zeitraum von einem Jahr regelmäßig untersucht, jeweils mit Kulturmethoden und parallel mit molekularbiologischen Methoden. Zum Vergleich wurden Trinkwasserproben in die Studie mit einbezogen. Das Legionellen-Screening wurde nach einem Standard Protokoll durchgeführt (ISO 11731-2:2004). Insgesamt waren 83.3% der Kühlturmproben und 50% der Trinkwasserproben positiv auf FLA wobei wiederum Acanthamoeba die häufigste Gattung war. Bemerkenswert ist, dass aufgrund der hohen organischen Belastung 69.7% der Kühlturmproben für die Standard Legionellen-Untersuchung ungeeignet waren. Von den übrigen Proben waren in Kultur 25% positiv auf Legionella spp. und durch molekularbiologische Methoden waren insgesamt 50% der Proben positiv. Diese Ergebnisse zeigen, dass ein Verbesserungsbedarf bei den derzeit verwendeten Untersuchungsmethoden besteht. Im Zuge der letzten Studie erstellten wir einen Überblick über die letzten 20 Jahre der Acanthamoeba-Diagnostik in Österreich. Alle Patientenproben mit Verdacht auf AK oder GAE wurden durch Kultivierungsmethoden und/oder PCR auf Acanthamoeba untersucht und alle Amöbenisolate wurden genotypisiert. Insgesamt wurden 154 Fälle von AK und 3 Fälle von GAE diagnostiziert, wobei der häufigste Genotyp T4 war.

Abstract (English)

Free-living amoebae (FLA) are widely distributed in the environment and are known causative agents of rare but often serious diseases. Acanthamoebae can cause a rapidly progressing keratitis (AK) especially in contact lens wearers. Moreover, acanthamoebae can cause opportunistic infections, such as granulomatous amoebic encephalitis (GAE). The GAE caused by Balamuthia mandrillaris and the fatal primary amoebic meningoencephalitis (PAME) caused by Naegleria fowleri can both affect also healthy humans. In addition to their role as pathogens, FLA also serve as a reservoir for various bacteria, such as Legionella pneumophila, which increase their infectivity through intracellular replication. Industrial waters and, in particular, cooling towers have been the source of Legionella outbreaks in the past and are therefore subject to periodic screenings, not considering, however, FLA and their reservoir function. Therefore, the aim of the first study was to screen industrial waters for FLA by culture, PCR and sequencing in parallel to a standard investigation on legionellae (ÖNORM ISO 11731:1998). A total of 201 samples were investigated, including 129 cooling waters, 72 process waters and, in addition, 30 cooling lubricants from Austrian paper plants. Altogether, FLA were detected in 72.6% of the water samples, with acanthamoebae being most prevalent (in 23.9% of all samples). Moreover, 34.8% of the water samples were positive for Legionella spp., of which 81.4% were positive for FLA. The cooling lubricants were negative for legionellae and only one sample was positive for Acanthamoeba. Based on these results, the aim of the second study was to incorporate a screening system for host amoebae into a Legionella routine screening. A new real-time PCR screening system specific for different groups of FLA was established for this purpose. Three cooling towers were regularly screened over the period of one year and investigated by culture and molecular biological methods in parallel. Additionally, 12 tap water samples were included in the study. The Legionella screening was performed according to the standard protocol ISO 11731-2:2004. Altogether, 83.3% of the cooling tower samples and 50% of the tap water samples were positive for FLA, and again Acanthamoeba was the most common genus. It is noteworthy that, due to the high organic burden, 69.7% of the cooling tower samples were unsuitable for the standard Legionella screening. In the remaining samples, positivity for Legionella spp. was 25% by culture, but overall positivity was 50% by molecular biological methods, demonstrating a need for improvement of the currently established screening methods. In the last study, we aimed to give an overview of the cases of Acanthamoeba infections diagnosed in Austria during the past 20 years. All samples of patients with suspected AK or GAE were screened for Acanthamoeba spp. by culture, PCR or both, and the detected amoebae were genotyped. A total of 154 cases of AK and three cases of GAE were diagnosed, involving various Acanthamoeba genotypes, but with the most common genotype being T4.

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