BORRELIA BURGDORFERI cyste-former En årsak til resistens og reaktivering



Like dokumenter
En sannsynlig årsak til reaktivering og resistens

Mikrobiologiske prøver ved borreliose i allmennpraksis. Nils Grude Avd. ovl. Mikrobiologisk avd. SiV, Tønsberg

Publisering eller bruk av dette materialet kan kun skje etter avtale med Øystein Brorson eller Sverre- Henning Brorson

ARBEIDSGRUPPE HELSEDIREKTORATET. Testing: ELISA OG WESTERN BLOT (Immunoblot) Min konklusjon

Borreliadiagnostikk ved Mikrobiologisk avdeling SIV. bioingeniør Anne-Berit Pedersen

Gonoré. Diagnostikk terapi resistens. Overlege / professor Kåre Bergh. Avd for med.mikrobiologi / NTNU. Høstkonferansen 2015

FLERVALGSOPPGAVER - CELLEBIOLOGI

MOLEKYLÆRBIOLOGISK DAG

LABORATORIEJOURNAL I TBT4110 MIKROBIOLOGI DEL 1

Laboratorieundersøkelser av mykobakterier. Christian Lidstedt. Bioingeniør ved avdeling for medisinsk mikrobiologi

Elementærmikrobiologi

Så, hvordan lager man nye nerveceller?

Colostrum FAQ. Hyppig stilte spørsmål om LRs Colostrum-produkter

Oppgave: MED3300-2_MIKROBIOLOGI_H18_ORD

4260 Mikrobiologi. Midtprøveoppgaver. 02. oktober 2013

a) Hvordan kan alkoholbruk i svangerskapet skade fosteret? (2 poeng)

Laboratoriediagnostikk av flåttbårne infeksjoner

Hfr-stammer Kartlegging ved avbrutt konjugasjon (time of entry)

Biologiske arbeidsmiljøfaktorer

Rubin og Marings fagdag Gardemoen, 20 november 2007

Lyme nevroborreliose: Diagnose, behandling og prognose Nevrolog PhD Randi Eikeland

Borrelia : en sykdom forandrer verden

Demodikose (hårsekkmidd) hos hund av Dr Babette Baddaky Taugbøl

MOLEKYLÆRBIOLOGISK FAGDAG

Hvordan standardisere en metode for isolering av plasmid til syntese av diabetes antigener?

Klassiske metoder for resistensbestemmelse

Hva er Immunterapi? Anders Sundan Senter for myelomforskning, NTNU

Agenda. Betalaktamresistens hos Haemophilus influenzae. Peptidoglykan. Betalaktamantibiotika. Betalaktamantibiotika. Effekt H.


Resistensbestemmelse av anaerobe bakterier. Truls Leegaard AFA-kurs 2015

Bakteriofager. Naturens egen løsning mot skadelige bakterier

Yersiniose hos laksefisk. Geir Olav Melingen Smoltkonferansen på Smøla 31.oktober 2013

Kvalitetskontroll av resistensbestemmelse

Påskenøtt 7. Camilla Jøsok Nybø Ålesund sykehus

LEKSJON 4: BIOTEKNOLOGI HVORDAN VI BRUKER NATURENS EGNE MEKANISMER TIL VÅR FORDEL, OG UTFORDRINGENE SOM FØLGER MED

'1$YDNVLQHUÃHQÃQ\ÃYDNVLQDVMRQVVWUDWHJLÃ

Kvalitetskontroll av resistensbestemmelse. Olav B. Natås Stavanger 2013

Vintersår hos Atlantisk laks

Flått og flåttbårne sykdom: Forskning ved Telelab A/S. Andrew Jenkins, Forskningssjef, Unilabs Telelab.

Resistensbestemmelse av gonokokker. Martin Steinbakk Avd. for bakteriologi og infeksjonsimmunologi, Div. for smittevern, FHI

Hva hvis? Jorden sluttet å rotere

Symbiose. Mutualisme. Kommensalisme. Parasittisme

Francisellose: -status i torskeoppdrett -Hvor kommer smitten fra? Duncan J. Colquhoun

VRE-utbrudd ved St.Olavs Hospital Vancomycinresistente enterokokker. Smittevern St. Olavs Hospital HF

"Pinpoint" bakterien. Karakterisering og identifikasjon. Undersøkelse for Oslo kommune. Vann- og avløpsetaten. Delprosjekt 1

ANDERS THORSTENSEN ST.OLAVS HOSPITAL OG NTNU KASUISTIKK HØSTMØTET 2010

Naturfag for ungdomstrinnet

Resistensbestemmelse av gonokokker. Martin Steinbakk Avd. for bakteriologi og infeksjonsimmunologi, Div. for smittevern, FHI

Mikrobiologiske prøver i allmennpraksis: Forbedringspotensiale? Nils Grude Mikrobiologisk avd. SiV, Tønsberg

har jeg fått borreliose? Tidlig diagnose og behandling kan forhindre alvorlig sykdom. Utbredt sykdom kan oppstå uten forutgående utslett.

Forskningsprosjekter på Sørlandet sykehus HF. Unn Ljøstad og Åslaug R. Lorentzen Nevrologisk avdeling

Sjukdom som årsak til lammetap

Genfeil i kreftsvulster nøkkelen til en mer persontilpasset behandling?

TUBERKULOSE. Kari Furseth Klinge Infeksjonsmedisinsk avdeling, Lillehammer sykehus

Undervisning på Dialysen 27/2

Nye analysestrategier ved mistanke om flåttbårn sykdom. Andreas Emmert; Lege Mikrobiologisk avdeling SiV

Elementær mikrobiologi

Lyme nevroborreliose. Diagnostikk og behandling

ER MARINE HARVEST I REGION MIDT FORBEREDT PÅ AGD?

1. Medfødt og ervervet immunitet. Karl Schenck, V2015

Flervalgsoppgaver: Immunsystemet

Påvisning av anti dsdna men forskjellige metoder og teknikker. Innhold. Årsaksmekanismer. Metoder. Forekomst

Industrikjemikalier MITCO AS invitert av

Identifikasjon av mykobakterier vha MALDI-TOF MS. Aina Myhre Tuberkuloselaboratoriet, Rikshospitalet

FLÅTTBÅRNE SYKDOMMER HOS HJORTEVILT?

Resistensrapport for Ahus

Ingen vet hvem jeg egentlig er. Hjelperens møte med skammens kjerne - ensomheten

ESBL. Anna Senske Lege Avdeling for smittevern og 27. april 2016

Kvalitetskontroll av resistensbestemmelse. Iren Høyland Löhr Avd. for medisinsk mikrobiologi, Stavanger Universitetssjukehus AFA-kurs, november 2015

FYS3710 Molekylærbiologi

Antibiotikaresistens. Peter Meyer Avd. for Blod- og kreftsykdommer Stavanger Universitetssykehus

UNIVERSITETET I OSLO

Aminoglykosid dosering hos nyfødte. Claus Klingenberg Barnavdelingen UNN og UiT

nye definisjoner for S-I-R

Hvilke antibiotika er riktig å bruke?

Veggedyr styrker og svakheter. Bjørn Arne Rukke Avdeling for skadedyrkontroll

Diagnostikk av HIV-infeksjon

Planteceller og planter

Norecopas pris til fremme av de 3 R-ene

Oppgave 16.2 fortsetter

Preanalyse. Kurs i Molekylærpatologi Oslo, juni 2017

DiViD-prosjektet Er type 1 diabetes en virussykdom? LARS KROGVOLD FORSKNINGSGRUPPE FOR BARNE - OG UNGDOMSDIABETES OSLO UNIVERSITETSSYKEHUS

Syrer og baser. Et proton er et hydrogenatom som har mistet sitt eneste elektron. Det beskrives som H +, en positiv ladning.

Enzymes make the world go around. Enzymer i dagliglivet

Hva er en vaksine? Hanne Nøkleby, Nasjonalt folkehelseinstitutt

SE-HÖRA-GÖRA BILDER. diagnose bilder. Se Høre Gjøre bildene

Hogskoleni østfold EKSAMENSOPPGAVE

SPISS. Bakterier under UV-stråler. Naturfaglige artikler av elever i videregående opplæring 56 SPISS. Innledning

Legionellaseminar Kristiansund Prøvetaking, analysemetoder og svartid v/ Anne Kristin Gussiås, fagansvarlig analytiker mikrobiologi

Det forventede resultatet er at vannet skal bli blått etter at magnesiumbiten har reagert med det

Clostridium difficile - diagnostikk og epidemiologi i Norge

Metode for å kartlegge DNA-et og båndmønsteret det har. Brukes for å kartlegge slektskap eller identifisere individer innenfor rettsmedisin.

Sammenligningen mellom Arabidopsis thaliana genomet og de kjente genomene fra cyanobakterier, gjær, bananflue og nematode, viser bl. a.

1 Bakgrunn Metode og gjennomføring Belegg Biofilmdannelse Resultater Biofilmdannelse Diskusjon...

bruksanvisninger Introduksjon Advarsel Slik virker FertilCount For produktet FertilCount

Flatskurv (Streptomyces spp.) kartlegging og identifisering: - resultater fra skurvprosjektet

Oppgave: MED1100-3_OPPGAVE2_V18_ORD

BINGO - Kapittel 3. Lange tråder som bakterier bruker til å bevege seg med (flageller) Finnes ytterst på en bakteriecelle (cellevegg)

Fagrådet for vann- og avløpsteknisk samarbeid i indre Oslofjord. Miljøovervåking av Indre Oslofjord Rapport for tokt gjennomført 8.

Kosmos SF. Figurer kapittel 8 Den biologiske tidsalderen Figur s. 214 BIOTEKNOLOGI. Næringsmiddelindustri. Landbruk. Akvakultur

Transkript:

BORRELIA BURGDORFERI cyste-former En årsak til resistens og reaktivering Publisering eller bruk av dette materialet kan kun skje etter avtale med Øystein Brorson eller Sverre- Henning Brorson

BORRELIA BURGDORFERI cyste-former En årsak til resistens og reaktivering Øystein Brorson og Sverre-Henning Brorson

Cysteformer kan sees i gamle kulturer av Borrelia burgdorferi. Disse strukturer har vært antatt å være degenererte former av bakterien (Darkfield 800x)

Kunnskap om cyste og granulerte former av Borrelia er ikke ny kunnskap Dutton & Todd 1905-07: Spiroketer utviklet seg fra granulære former i Borrelia duttoni infiserte flått hvis temperaturen var over 25ºC Hindle 1911: Granulære former av Borrelia duttoni injisert i mus var infeksiøse Hampp 1950: 31 måneder gamle granuler (Borrelia vincenti og orale spiroketer) konverterte til typiske motile spiroketer når de ble overført til friskt medium DeLamater 1951: Lignende funn gjorde Hampp for patogene og ikke-patogene stammer av Treponema pallidum Når andre forskere mislyktes i å finne bevis for hvile-stadier eller en kompleks livssyklus ble Cyster antatt å være døde degenererte spiroketer

Spørsmålet om en kompleks utviklingssyklus kom først opp igjen når Willy Burgdorfer in 1981 oppdaget Lyme disease spiroketen: Borrelia burgdorferi Av spesiell interesse er observasjon av cyster og blebs i spiroket infiserte flått Disse strukturer viste sterk reaksjon når de ble behandlet med FITC- merket antistoff Igjen ble spørsmålet om en kompleks Borrelia livssyklus tatt opp, som har fått forskere til kritisk å undersøke naturen og funksjonen til disse cystestrukturer en forskningsutfordring som først ble reist for 100 år siden av Dutton and Todd.

I 1995, etter mye eksperimentering klarte vi å konvertere cyste-former av Borrelia burgdorferi ( som var utviklet ved å dyrke bakterien i serumfritt BSK-H medium i 2 mnd. ved 33 C) tilbake til normale bevegelige spiroketer, når cystene ble inkubert i BSK-H medium med kaninserum 6

Cyste-former med kjernestrukturer etter 3 uker sulteforing av spiroketene. Noen av kjernestrukturene hadde livlige irregulære bevegelser En normal skiroket er også tilstede Etter 6 uker var kun cyster tilstede, ingen spiroketer kunne observeres Interferenskontrast mikroskopi original forstørrelse 2000x

De sulteforede spiroketene ble overført til friskt BSK-H medium med kaninserum. Den negative kontrollen ble filtrert gjennom et 0.45 filter Etter 6 uker kunne det observeres en fargeforandring i det ene rørert, i kontrast til den negative kontrollen. Når innholdet ble undersøkt i interferenskontrast mikroskopi, kunne normale bevegelige spiroketer sees. Interferenskontrast mikroskopi 2000x

Transvers fisjon av spiroketer inne i en cyste og fisjon av en cyste fylt med mørke strukturer TEM Ultrastrukturelt kunne cyster, kjerner og blebs sees å være omgitt av en dobbel membran. Fisjon of spiroketer kunne observeres inne i noen cyster, i tillegg til flageller og makromolekylært materiale. En cyste er også i deligsprosess.

Utvikling av en cyste som inneholder fire spiroketer En begynnende cyste, muligens som et resultat av en fisjonsprosess hvor den ytre membran ikke blir klippet av. Blebs som perlekjeder kan også sees. Cysten er her skåret i lengderetningen, og fremstår med en tykkelse på ca1µm, ligner på en stige.

Flageller inne i en cyste og mange kjernestrukturer

Borrelia burgdorferi konverterte raskt til cysteformer når de ble overført til spinalvæske Konverteringstiden var avhengig av protein-konsentrasjonen i spinalvæsken. Borrelia burgdorferi i logaritmisk vekst overført til spinalvæske inkubert i 24 timer. Normal protein. ICM 2000x

Borrelia burgdorferi inkubert i spinalvæske i 24 timer. Lav proteinkonsentrasjon. 0.34g/l Ingen kjernestrukturer Høy proteinkonsentrasjon. 0.51g/l Begynnende kjerner og kjerner med mørkt materiale. Sett i mørkefelt-mikroskopi

Cyster fra spv inkubert i BSK-H medium 1 dag Legg merke til sekresjon av blebs. (Biologisk aktiv cyste). Etter 9-17 dager inkubasjon (I sentrifugat), ble det første tegn til bevegelige spiroketer observert. Etter 4 uker inkubasjon I BSK-H medium kunne mange bevegelige spiroketer og cyster sees.

Cyster har en meget sterk ytre membran Cystemembran rupterte når unge cyster ble eksponert for for 0.1 M NaOH, og spirokete-lignende strukturer kan sees. I eldre cyster vil spiroketer transformeres til kjernestrukturer og eventuelt små komma formede strukturer. Kjernene vil ikke lysere. FITC konjugert til WGA som reagerer med peptidoglukan 1600x

Vi utviklet så en metode for rask produksjon av Borrelia burgdorferi cyster, som har evnen til å konvertere tilbake til mobile spiroketer Spirokerer eksponert for destilert vann i 3 timer. Legg merke til spiroketestrukturene inne i cysten og produksjon av blebs. To uker gamle cyster i dest vann med en blebs produserende kjerne. Fem uker gamle cyster i dest vann. Legg merke til de mørke kjerner og komma -lignende bakterier.

En 5 min. gammel cyste med en spiroket inne i. (ICM) Et aggregat (koloni) av cyster som er inkubert 1 uke i dest vann. (DF) Fem uker inkubasjon i dest vann hvor en cyste inneholder flere kjernestrukturer. (ICM)

Flammefikserte utsryk av cyster farget med akridin orange ph 6.4 for å observere utvikling av kjernestrukturer (Biologisk aktive organismer) Fem dager gamle cyster fra dest vann. Ingen kjernestrukturer har enda blitt utviklet. Den ytre membran er ikke synlig. AO 1600x Fem uker gamle cyster. Legg merke til utallige kjernestrukturer inne i cystene. Noen cyster er i en fissjonsprosess. AO 1000x

Transvers fisjon av en cyste En dag gamle cyster som er inkubert 4 uker i BSK-H medium. Normale spiroketer og en cyste som er i begynnelsen av en fisjonsprosess. Mange blebs er også tilstede. Fisjonsprosessen synes å være nærmest fullført.

En dag gamle cyster i dest vann inkubert i BSK-H medium 1 til 4 uker. To unge spiroketer og blebs vokser ut fra en cyste (1 uke) Spiroketer ser ut til å være i en prosess hvor hvor de forlater cysten (1 uke) En spiroket ser ut til å utvikle seg fra en granulær cyste (1 uke) Mange normale motile spiroketer blant cyste-strukturer (4 uker) (TEM)

Konvertering av cyster til spiral former DF Cyster inkubert 1 uke i BSK-H medium. Tynne hypermobile filament strukturer med blebs utvikler seg fra en cyste. Cyster 4 uker i BSK-H medium. Noen normale spiroketer er tilstede. Spiroketer utvikler seg fra et stort aggregat med cyster (biofilm), og blir beveglige.

Seks år gamle cyster fra dest vann. Under inkubering 4 uker i BSK-H medium konverterer de til ubeveglige spiroketer med blebs produksjon (levende organismer).

Konklusjon Konvertering av cyster til beveglige spiroketer avhenger av: Alder av cystene Inkubasjonstiden Sammensetningen av kulturmediet

Borrelia burgdorferi cyster Cyster har vært observert in vivo og in vitro når Borrelia burgdorferi har vært eksponert for antibiotika (i nærhet av MIC) I nærvær av komplement, antistoff, lysozyme, forandret ph, hypotont miljø, næringsfattig medium, alkohol og hydrogen peroxide I vev fra alle dyr (inkludert menneske) som er infisert med Borrelia burgdorferi. I hjernevev ved NB, inta og extracellulært i nevroner, gliaceller og astrocytter apoptose (latens og persistens-immune evasion) I den sentrale del av EM Cysteformer produsert i dest vann er infeksiøse for mus Cyster overlever 30 min ved 80ºC Reversibel cyste-mobile spiroketer er observert hos minst 12 spirokete species

Borrelia burgdorferi eksponert for antibiotika Borrelia burgdorferi konverterer til normale cyster med distinkte spiroketer inni når de blir eksponert for lav konsentrasjon penicillin (0.125 g/ml) Ved høy konsentrasjon penicillin blir spiroketene komplett ødelagt, bare flageller og blebs er synlig (1 g/ml) (Schaller M, Neubert U)

Borrelia burgdorferi eksponert for antibiotika Borrelia burgdorferi inkubert med meget lav konsentrasjon av telithromycin (0.0006 g/ml) i 14 dager i BSK-H medium. Overveiende tomme cyster med degradert innhold kan observeres, men enkelte cyster med normale mørke kjærner kan også sees. Ingen intakte spiroketer er synlig, bare blebs. Andre antibiotika som utvikler cyster: Ceftriaxon Penicilliner Ciprofloxacin Vancomycin Clarithromycin Azithromycin Doxy/tetracycline

Borrelia burgdorferi cyster in vivo. Spv Cyster fra en MS (NB) pasient observert i elektron mikroskop. Pasienten hadde vært behandlet iv med ceftriaxone i 4 mnd. Dyrkning BSK-H medium 5 mnd. Denne observasjon inspirerte oss til å gjøre en liten kontrollert studie for å undersøke om cysteformer finnes oftere i MS pasienter enn i kontroll pasienter

Borrelia burgdorferi cyster in vivo Cyster i spv of MS pasienter. Spv hadde vært dyrket i BSK-H medium i 5 mnd. Spiroket strukturer kunne observeres i 2 of 10 MS pasienter

Borrelia burgdorferi cyster in vivo Cyste strukturer i spv fra en EM pasient som er dyrket i BSK-H medium i 5 mnd. In vitro cyste-former av Borrelia burgdorferi i spv

En cyste fra en MS pasient som reagerer med polyklonalt anti-borrelia som er merket med immunoguld

Spv fra en MS pasient inkubert i BSK-H medium i 5 mnd. FITC konjugert med WGA som reagerer med peptidoglycan

Borrelia burgdorferi cyster in vivo Cyste strukturer i en biopsi fra den sentrale delen av EM. (Hulinska D)

Antigen forandring Positiv reaksjon med Osp A protein i Borrelia burgdorferi cyster. Proteinet er lokalisert inne i cysten. (Hulinska D) Reaksjon med cystens peptidoglykan (membran) og FITC konjugert med WGA (1600x) Cyster uttrykker minst 20 nye antigener, som mange er antigene. Noen gamle antigen er lokalisert inne I cysten. OspA og VlsE er oppgradert.

Resistensbestemmelse av cyster Flammefikserte utsryk. Akridin orange ph 6.4 RNA=rød/orange Utvikling av kjærnestrukturer betyr levende organismer.

Flammefikserte utstryk. Acridin orange ph 6.4 Mengde RNA (levende celler )kan observeres og ruptering av cystene(grønn skygge)

Vital akridin orange farging ph 7.4 Grønn farge betyr levende organismer og rød betyr døde

BacLight Grønne strukturer: levende organismer Røde strukturer: døde organismer

Transmisjon elektron mikroskopi Destruksjon av cyste, kjærne, blebs og spiroket strukturer

Transmisjon elektron mikroskopi Rupturing av cyster

Mørkefelt mikroskopi Hemming av cysteproduksjon når resistensbestemmelse er utført i dest vann

Dyrkning av eksponerte cyster

MBC 37ºC Inkubasjon 14 dager gamle cyster 1 dag cyster Metronidazole 4 g/ml Tinidazole 1.0 0.25 Hydroxchloroquine 64 16 Bismuth 4 0.25 Tigecycline (34 C 1 uke) 0.1 Spiroketer 0.012 Ved å tilsette disse antibiotika til dest vann før inkubering av spiroketer, ble konvertering av spiroketer til cyster hemmet. Ruptering av cyster, kjerner og blebs Degradering av cysteinnholdet og kjernestrukturer utviklet seg ikke Minsket/eliminering av RNA inne i cystene Ny behandling; Kombinasjonsterapi for å behandle både mobile spiroketer, cyster, granuler og blebs.

Konklusjon Det er sannsynlig at cyster er hvileformer av spiroketen. Kan forklare: resistens mot antibibiotika, antistoff, hydrogen peroxide, lysozyme Lang latensperiode og reaktivering Antigen variasjon Negative serologiske resultater Lav PCR følsomhet Negative dyrkningsresultater Cystemembran består bl.a. av peptidoglucan som fører til ekstra patogenitet; øket IL-1, histamin og kapillær permabilitet Sekresjon av blebs (Osp A,B and D) er viktige penicillin-bindende proteiner og kan spille en rolle i beskyttelse av genetiske markører (plasmider)