Titelaufnahme

Titel
Temperaturbedingte Änderungen der Biofilmbildung und des Differential Displays der Biofilm-assoziierten Gene icaA und icaD bei Staphylococcus species
Weitere Titel
Temperature-dependent differences in biofilm formation and differential display of the biofilm-associated genes icaA and icaD within staphylococci
VerfasserGmainer, Christina
Betreuer / BetreuerinBauer-Mitlinger, Susanne
Erschienen2014
Datum der AbgabeJuni 2014
SpracheDeutsch
DokumenttypBachelorarbeit
Schlagwörter (DE)Biofilm / Fremdkörper-assoziierte Infektion / Staphylococcus species / Staphylococcus aureus / Staphylococcus epidermidis / MRSA / Differential Display / Biofilm-assoziierte Gene / ica Lokus / icaA / icaD
Schlagwörter (EN)biofilm / device-related infections / Staphylococcus species / Staphylococcus aureus / Staphylococcus epidermidis / MRSA / differential display / biofilm-associated genes / ica locus / icaA / icaD
Zugriffsbeschränkung
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Klassifikation
Zusammenfassung (Deutsch)

Die Bildung von Biofilmen ist ein wichtiger Schritt in der Entstehung von Fremdkörper-assoziierten Infektionen. Zu den häufigsten Erregern dieser Infektionen gehören Bakterien der Staphylococcus species. Eine erhöhte Temperatur wird als Stressfaktor beschrieben, der die Biofilmbildung beeinflusst. Um zu überprüfen, ob eine im Vergleich zur optimalen Inkubationstemperatur erhöhte Temperatur eine inhibierende Wirkung auf die Entstehung von Biofilmen ausübt, wurde die Biofilmbildung von fünf ausgewählten Bakterienstämmen der Staphylococcus species mittels statischen Biofilm-Modell bei 35 °C und 43 °C untersucht. Mit dieser quantitativen Methode kann die Dichte des am Boden einer Mikrotiterplatte gebildeten Biofilms mittels Messung der optischen Dichte (OD) bestimmt werden. Der Vergleich der Biofilmdichte bei 35 °C und 43 °C zeigt bei allen verwendeten Stämmen eine Abnahme der OD bei der erhöhten Temperatur. Die statistische Auswertung der Ergebnisse weist bei vier Stämmen eine signifikante Abnahme der Biofilmdicht bei 43 °C nach. Bei Staphylococcus aureus ATCC 29213 wird zwar keine signifikante Abnahme festgestellt, es ist jedoch eine Trend ersichtlich der zeigt, dass weitere Versuche mit erhöhtem Stichprobenumfang notwendig sind. Außerdem machen die Ergebnisse deutlich, dass es keine übergreifende Reaktion auf eine Temperaturerhöhung von 43 °C innerhalb der Arten der Staphylococcus species zu geben scheint.

In Folge wurde versucht den Einfluss einer erhöhten Inkubationstemperatur auf die Expression der Biofilm-assoziierten Gene icaA und icaD zu überprüfen. Diese Gene sind Bestandteile des icaADBC Operons, welches für die Synthese des interzellulären Polysaccharid Adhäsins (PIA) verantwortlich ist. Als am besten beschriebener Matrixbestandteil steht PIA eng mit der Biofilmbildung im Zusammenhang. Für die vollständige Etablierung der Methoden (RNA-Isolation, RT und qPCR), die für ein Differential Display von icaA und icaD bei 35 °C und 43 °C benötigt werden, bedarf es noch weiterer Versuche. Erste Durchführungen und daraus folgende weitere Versuchsanordnungen mit zukünftigen Verbesserungsmaßnahmen werden bereits in dieser Arbeit beschrieben.

Zusammenfassung (Englisch)

Biofilm formation is one of the major steps in the development of device-related infections. The most frequent pathogens for infections on indwelling medical devices are Staphylococcus species. In general an increased ambient temperature is described as a stress factor that influences biofilm formation. To find out if an increased temperature compared to the standard incubation temperature of 35 °C inhibits the capacity of the five chosen staphylococci isolates to form biofilms, the bacteria were tested with the „Static Microtiter Plate Model“ under ambient temperatures of 35 °C and 43 °C. The „Static Microtiter Plate Model“ is a quantitative method to measure the density of biofilms, grown on the bottom of microtiter plates through measurement of the optical density (OD). The comparison of the biofilm density grown at 35 °C and 43 °C showed a decreased OD at the higher temperature in all isolates. Statistical analyses showed a significant decrease in biofilm density at 43 °C within four strains. There is no significant OD reduction in Staphylococcus aureus ATCC 29213, but the trend points out that further tests with a higher number of random tests are necessary. The results also reveal that there is no general reaction on an increased temperature of 43 °C within the species of staphylococci.

In this thesis we also tried to test the influence of an increased ambient temperature on the expression of the biofilm-associated genes icaA and icaD. These genes are part of the icaADBC operon, which is responsible for the syntheses of the polysaccharide intercellulare adhesine (PIA). PIA is the best described matrix component and is highly associated with the ability of staphylococci to form biofilms. The establishment of all methods (RNA isolation, RT, qPCR) needed for differential display of icaA and icaD at 35 °C and 43 °C requires further testing. In this work we describe the experiments, problems and solutions for future experiments.