Browsing by Subject "bakteerit"

Tämä lisensiaatintutkielma on kirjallisuuskatsaus pernaruttoa aiheuttavan Bacillus anthracis -bakteerin säilymisestä ympäristössä sekä säilymiseen vaikuttavista tekijöistä. Tutkielman tavoitteena oli selvittää, mitkä tekijät vaikuttavat B. anthracis -bakteerin ja itiöiden säilymiseen maaperässä sekä pohtia näiden tekijöiden merkitystä Suomessa. Tavoitteena oli myös tehdä kartta, josta käyvät ilmi pernaruttotaudinpurkaukset Suomessa vuodesta 1940 alkaen. On tärkeää, että pernaruttotapauksista on kartta, jotta eläinlääkärit olisivat tietoisia aiemmista tautitapauksista alueellaan ja osaisivat tarvittaessa epäillä pernaruttotartuntaa. Tutkielman kolmantena tavoitteena oli verrata silmämääräisesti pernaruttotaudinpurkauksista tehtyä karttaa Suomen maaperä- ja tulvariskialuekarttoihin sekä pohtia, miksi pernaruttoa on esiintynyt eniten tietyillä alueilla. Pernarutto on vaarallinen, vastustettava eläintauti ja zoonoosi, jonka leviäminen voi aiheuttaa mittavia taloudellisia tappioita ja uhata myös ihmisten terveyttä. Pernaruttoa aiheuttava Bacillus anthracis pystyy muodostamaan itiöitä, jotka voivat säilyä maaperässä jopa satoja vuosia. Maaperän ominaisuudet vaikuttavat siihen, kuinka hyvin B. anthracis säilyy ympäristössä. B.anthracis -itiöt selviytyvät parhaiten kosteassa, lievästi emäksisessä maassa, jossa on runsaasti kalsiumia ja orgaanista ainetta. Pernaruttotaudinpurkauksia on tavattu monenlaisissa ilmastoissa ja sääolosuhteissa, mutta liian alhaiset ja korkeat lämpötilat voivat häiritä B. anthracis -bakteerin sporulaatiota ja germinaatiota. Tulvat voivat lisätä taudinpurkausten määrää nostamalla itiöitä maaperästä laiduntavien eläinten ulottuville. Itiöiden säilymiseen vaikuttavat myös maataloudessa käytettävät lannoitteet ja kemikaalit, maaperän eliöt ja mikrobit sekä kasvillisuus. Viime aikoina tutkimuksissa on saatu viitteitä siitä, ettei B. anthracis ole täysin obligaatti taudinaiheuttaja, vaan se kykenee elämään myös vegetatiivisena tietynlaisissa mikroympäristöissä isäntäeläimen ulkopuolella. Sekä vegetatiivinen bakteeri että itiö voivat olla monin tavoin vuorovaikutuksessa kasvien ja eläinten kanssa. B. anthracis -itiöt edistävät ruohokasvien kasvua, mikä puolestaan houkuttelee paikalle kasvinsyöjiä ja lisää niiden alttiutta infektiolle. Itiöt pystyvät myös germinoitumaan vegetatiivisiksi bakteereiksi Suomessakin esiintyvän Festuca arundinacea -heinäkasvin eli ruokonatan juuriston tuntumassa. Itiöt voivat säilyä matojen ruuansulatuskanavassa sekä germinoitua ja jakautua ameebassa. Lisäksi B. anthracis voi säilyä vegetatiivisena hyönteisten ruuansulatuskanavassa. Pernaruttoa on esiintynyt eniten Lounais- ja Etelä-Suomessa sekä Pohjanmaan rannikolla. Näiden alueiden maaperässä on runsaasti savikerrostumia. Savimaiden olosuhteet ovat B. anthracis -itiöiden säilymistä suosivia: ne ovat kosteita, emäksisiä ja niiden kalsiumpitoisuus on korkea. Pernaruton säilymistä edistäviä tekijöitä Suomessa voivat olla myös tulvat, viljelysmaan kalkitseminen ja maaperän eliöt. Viileä ilmasto sekä maaperän luontaisesti alhainen pH saattavat puolestaan vähentää taudinpurkauksien määrää. Pernaruttoa tavataan Suomessa enää harvakseltaan, mutta koska itiöt voivat säilyä maaperässä pitkään, taudista on vaikeaa päästä kokonaan eroon.

Bakteerit voivat kasvaa plantonisesti eli vapaana nesteessä tai ne voivat kasvaa kiinnittyneenä elolliseen tai elottomaan alustaan. Alustassaan kasvavia mikrobiyhteisöjä kutsutaan biofilmeiksi. Yli 99,9 % bakteereista kasvaa biofilmeissä. Biofilmi muodostuu mikrobeista, joita voi olla yhtä tai useampaa lajia. Bakteerit tuottavat ympärilleen soluväliainetta, joka koostuu erilaisista ekstrasellulaarisista polymeerisistä materiaaleista (EPS) kuten polysakkarideista, proteiineista ja DNA:sta. Biofilmit ovat huomattava ongelma ihmis- ja eläinlääketieteessä, sillä ne ovat osallisena noin 80 %:ssa kaikista ihmisten mikrobiologisissa infektioissa. Biofilmeissä kasvavat bakteerit ovat 10–1000 kertaa resistentimpiä kuin planktoniset bakteerit. Biofilmien resistenssimekanismeja ovat muun muassa heterogeenisyys (monimuotoisuus), lisääntynyt mutaationopeus, antimikrobisia aineita ulospumppaavat pumput ja hidas kasvunopeus. Biofilmit on yhdistetty moniin vaikeasti parannettaviin infektioihin. Eläimillä ne ovat osallisina muun muassa haava- ja vierasesineinfektioiden, osteomyeliitin (luuydintulehdus), utaretulehduksen, keuhkotulehdusten ja monien muiden sairauksien taudinaiheutuksessa. Biofilmien diagnosointi on haastavaa, sillä perinteisillä osoitus- ja hoitomenetelmillä ei saavuteta hyviä tuloksia. Biofilmien diagnosointiin voidaan käyttää mikroskopointia, erilaisia värjäyksiä, viljelymenetelmiä ja DNA-pohjaisia menetelmiä. Näissä kaikissa on omat hyvät ja huonot puolensa. Biofilmien hoito on vaikeaa. Sen vuoksi on tärkeää kyetä ehkäisemään niiden muodostumista. Tärkein keino niiden ehkäisyssä on käyttää hoitotoimenpiteissä aseptisia menetelmiä, jolloin bakteerit eivät pääse kolonisoitumaan. Joskus voidaan käyttää antibiootteja biofilmien muodostuksen ehkäisyyn, sillä planktoniset bakteerit ovat herkkiä antibiooteille toisin kuin biofilmissä kasvavat bakteerit. Antibioottien ehkäisevä käyttö voi kuitenkin suosia resistenttien bakteerikantojen kehittymistä. Vierasesineinfektioiden ehkäisyssä voidaan käyttää erilaisilla antimikrobisilla aineilla päällystettyjä vierasesineitä. Antibiootit eivät ole tehokas keino hoitaa biofilmejä. Niiden hoitoon voidaan käyttää mekaanista poistoa, lääkehunajaa tai erilaisia fysikaalisia menetelmiä kuten ultraääntä

Tässä työssä vertailtiin kahta kaupallista virtsan pikaviljelymenetelmää (Uricult Trio, Orion Diagnostica ja Diaslide, Diatech Diagnostica) perinteiseen verilevylle viljelyyn. Virtsanäytteistä tehtiin myös ns. vaahtotesti (Uriscreen, Diatech Diagnostica), joka on tarkoitettu käytettäväksi bakteereita sisältävien näytteiden löytämiseksi ilman viljelyä. Eristetyt bakteerit pyrittiin tunnistamaan lajitasolle. P-fimbrian esiintymistä työssä löydetyillä E.coli-kannoilla kartoitettiin erityisellä P-fimbriatestillä (PF-test, Orion Diagnostica). Työssä eristettyjen bakteerikantojen herkkyyttä eri antibiooteille tutkittiin kolmella eri menetelmällä (kiekkomenetelmä, Vetmic ja E-testi). Merkitykselliset virtsatieinfektion aiheuttajat pakastettiin myöhempiä tutkimuksia varten. Virtsanäytteitä kerättin 93 kappaletta EKK:n pieneläinklinikalle kliinisen virtsatieinfektion vuoksi potilaiksi tulleilta koirilta. Bakteerikantoia eristettiin 49 kappaletta yhteensä 48:sta näytteestä. 25:ssä näytteessä todettiin merkittävää bakteerikasvua. Yhdessä näytteessä kasvoi verilevyllä puhtaana Pasteurella multocicla (103 pmy/ml). Työssä eristettyjen bakteerilajien prosentuaalinen jakauma vastaa hyvin kirjallisuudessa esitettyjä jakaumia. Nyt eristettiin 44,9 % E.coleja, 18,4 % stafylokokkeja, 18,4 % streptokokkeja ja 8,2 % proteuksia. E.coleja eristettiin 19 kantaa, joista 26 % (viisi kantaa) oli P-fimbriallisia. Hemolyyttisistäkannoista 40 % ja nonhemolyyttisistä 11,1 % oli P-fimbriallisia. Pfimbriallisista kannoista neljä oli peräisin kroonisista tai toistuvista virtsatieinfektioista. Antibioottiherkkyydet määritettiin kolmella eri menetelmällä. Trimetopriimisulfaa on pidetty "drug of choice" E. colin aiheuttamissa virtsatieinfektioissa. Kiekkomenetelmällä määritettynä tässä työssä E.coli-kannoista oli trimetopriimisulfalle resistenttejä 32% ja Vetmicillä määritettynä 42 %. Hemolyyttisistä E.coleista trimetopriimisulfalle oli 40 % ja nonhemolyyttisistä 22 % resistenttejä kiekkomenetelmällä määritettynä. P-fimbrialliset kannat olivat kaikki kiekkomenetelmällä määritettynä trimetopriimisulfalle herkkiä, mutta Vetmicillä määritettynä yksi kanta oli resistentti. P-fimbriallisuus ja sulfaresistenssi eivät siis korreloineet tässä työssä. Muut tutkitut bakteerilajit olivat trimetopriimisulfalle herkkiä. Proteuksille, stafylokokeille ja streptokokeille on suositeltu ampisilliinia ensimmäisenä lääkevalintana. Tässä työssä tutkittu Proteus-kanta ja kaikki stafylokokit olivat herkkiä ampisilliinille, streptokokeista yksi kanta oli resistentti. E-testillä määritettiin 26:n bakteerikannan MIC-arvot ampisilliinille, trimetopriimisulfalle, nitrofluorantoiinille, tetrasykliinille, kefaleksiinille ja mesillinaamille. Pikamenetelmiä voidaan pitää varteenotettavana vaihtoehtona perinteisen verilevyviljelyn rinnalla virtsatieinfektioiden kenttädiagnostiikassa. Virtsanäyte on aina aiheellista viljellä. Pelkkä "ram-värjäyskin kasvustosta antaa arvokasta tietoa(gram+/gram-, kokki vai sauva), jonka perusteella potilaan hoidon suurmunittelu helpottuu. Praktikolle pikamenetelmät tarjoavat mahdollisuuden jopa lajitason diagnostiikkaan ilman useitakin päiviä vieviä biokemiallisia määrityksiä. P-fimbrian esiintyminen etenkin toistuvista VTI:ista kärsivillä potilailla kertoo usein ylempien virtsateiden infektoitumisesta ja bakteerin virulenssin kasvusta. Reinfektioissa ja relapseissa voidaan P-fimbrian esiintymistä käyttää apuna selittämään injektoivan bakteerikannan virulenssia. Antibioottiherkkyysmääritys on aiheellista suorittaa aina, kun primaarikasvu käytetyllä viljelymenetelmällä viittaa E. coliin. Etenkin hemolyyttiset kannat on aina syytä testata oikean lääkevalinnan varmistamiseksi. Tässä työssä saatujen tulosten perusteella rutiininomaista sulfakuuria VTI:sta kärsivälle potilaalle ei voi suositella, olihan 42 % E.coleista trimetopriimisulfalle resistenttejä (Vetmic). Tämä tarkoittaa sitä, että joka viidennellä potilaalla oninfektion aiheuttajana sulfalle resistentti E.coli-kanta. Jos mikä tahansa bakteerikanta on useille antibiooteille resistentti ja/tai herkkä vain aminoglykosiideille, on aiheellista tehdä MIC-arvon määritys, jotta laskennallisesti voidaan selvittää käytettävän antibiootin annostus.

Mausteet ovat monipuolinen ryhmä raaka-aineita, joita käytetään niiden moninaisten käyttötarkoitusten puolesta laajasti elintarviketuotannossa ja -teollisuudessa. Mausteina käytetään erilaisten kasvien osia, esimerkkinä pippuri on marja ja kanelia saadaan puolestaan puun kaarnasta. Suomessa tehdyn maustetutkimuksen perusteella suosituimmiksi mausteiksi nousivat mustapippuri, paprikajauhe, chilimauste ja curry. Yrteistä käytetyimpiä ovat basilika ja oregano. Mausteet kuivatetaan, jotta niiden säilyvyys parantuu, minkä takia ne säilyvätkin mikrobiologisen laatunsa puolesta pitkään. Mausteisiin liittyvät bakteriologiset riskit johtuvatkin ruokamyrkytysbakteerikontaminaatiosta, joka voi tapahtua niin alkutuotannossa kuin myöhemmin varastoinnin, prosessoinnin, tai jakelun tai sen jälkeisissä vaiheissa. Vaikka mausteet yleisesti mielletään turvallisiksi, tiedetään että mausteissa esiintyvät patogeeniset bakteerit voivat aiheuttaa ruokamyrkytysepidemioita. Kirjallisuuskatsauksen perusteella merkittävimmäksi bakteeriksi nousi salmonella. Salmonellan prevalenssi on vaihdellut eri tutkimuksissa aina 0,5 % jopa 18,2 %. Viime vuonna Eurooppaan tuotujen mausteiden valvontanäytteen oton perusteella salmonellan prevalenssiksi saatiin 0,83 %. Mustapippurin havaittiin olevan bakteriologisesti korkeimmassa riskissä, sillä jopa 80 % vuonna 2021 tehdyistä RASFF-hälytyksistä liittyivät mustapippureihin. Tämän kirjallisuuskatsauksen tavoitteena on kuvata mausteisiin liittyviä bakteriologisia riskejä ja niiden hallintaa sekä kuvata mausteisiin liitettyjen bakteereiden aiheuttamia ruokamyrkytysepidemioita. Työssä keskitytään vain kuivattuihin mausteisiin ja yrtteihin eikä tuoreita mausteita, nestemäisiä tai esimerkiksi suolaa käsitellä. Rajaus johtuu siitä, että kuivatut mausteet eroavat ominaisuuksiltaan huomattavasti muista maustetyypeistä. Kirjallisuuskatsauksessa keskitystään käsittelemään mausteissa esiintyviä bakteereita, vaikka mausteista voidaankin löytää muitakin mikrobeita. Mausteet on yhdistetty useisiin ruokamyrkytysepidemioihin, joiden merkittävimmät aiheuttajat ovat salmonella ja Bacillus cereus. Mausteiden globaalisuus saattaa vaikeuttaa ruokamyrkytysten selvittämistä, sillä mausteet ovat voineet mennä jakelussa useaan maahan ja näin aiheuttaa laajan kansainvälisen epidemian. Maailmalla salmonella aiheuttamat ruokamyrkytysepidemiat ovat yleisempiä, mutta Suomessa B. cereus on todennäköisempi aiheuttaja. Mausteista on myös löydetty muu muassa Escherichia colia, Staphylococcus aureusta ja Clostridium perfringenstä, mutta ne eivät ole merkittävässä roolissa mausteiden taudinaiheuttajina. Mausteiden kuivaaminen madaltaa mausteiden vesiaktiivisuutta, joka puolestaan estää bakteerien lisääntymistä. Kuivattaminen ei kuitenkaan tapa bakteereita vaan osa niistä voi säilyä elinvoimaisena. Säteilytyksen on havaittu olevan erittäin tehokas keino vähentää bakteereiden ja itiöiden määrää mausteissa. Tehokkuudestaan huolimatta säteilytystä ei käytetä, joten sen tilalle on kehitetty muita dekontaminaatiomenetelmiä muun muassa höyrykäsittelyä tai mikroaaltoja. Vaikka mausteita ei pidetä suurena uhkana ruokamyrkytysten aiheuttajana, kasvaneet RASFF-hälytykset antava viitteitä siitä, etteivät mausteet ole täysin riskittömiä. Erityisesti salmonellan lisääntyminen hälytyksissä on huolestuttavaa ihmisten terveyden kannalta.

Nanomateriaalit ovat hyvin pienikokoisia materiaaleja, joiden koon tuomat erityisominaisuudet ovat teollisuuden kannalta hyödyllisiä. Nanomateriaalit reagoivat eri tavalla myös biologisen materiaalin kanssa, joten samat teollisuuden kannalta suotuisat ominaisuudet on otettava huomioon toksikologisesta näkökulmasta. Nanotitaanidioksidia ja nanosinkkioksidia käytetään aurinkovoiteissa, kun taas nanohopeaa käytetään haavahoidossa ja vaatteissa. Näille materiaaleille voi täten altistua ihon kautta. Ihon yksi tärkeimpiä tehtäviä on suojata meitä ulkoisilta haitoilta ja iholla on omat mekanisminsa tätä varten. Iholla on myös oma mikrobiyhteisönsä, joiden poikkeavuudet ovat yhteydessä erilaisiin ihosairauksiin. Ihon mikrobien sekä nanomateriaalien välistä yhteyttä ei ole tutkittu kattavasti ja tässä maisterintutkielmassa tutkittiin tätä yhteyttä. Karvattomia, SKH-1-kannan hiiriä altistettiin nanotitaanidioksidille, nanosinkkioksidille tai nanohopealle. Osa hiiristä lopetettiin vuorokauden sekä osa seitsemän päivää altistuksen jälkeen, ja hiiristä kerättiin ihonäytteitä mikrobi-DNA:n ja hiiri-isännän RNA-eristystä varten. Hiiri-isännän ihopalojen RNA:n eristystä optimoitiin erilaisilla helmihakkausputkilla ja RNA:n laatu tarkastettiin. RNA:sta tutkittiin metallotioniinien ja tulehdusta edistävien sytokiinien geenien ilmentymistä kvantitatiivisella PCR:llä. Mikrobi-DNA eristettiin ihopaloista ja puikkonäytteistä, ja eristystä optimoitiin kolmella eri menetelmällä. DNA:sta monistettiin 16S rRNA-geeni, sekvensointiin Suomen molekyylilääketieteen instituutissa ja käsiteltiin R-ohjelmistolla. Myös sekvenssidataa käsiteltiin kolmella tavalla ennen kuin saatiin varsinaiset tulokset. Hiiren ihon geenien ilmentymisessä ei havaittu erityistä muutosta. Sen sijaan ihon bakteerien kokoonpanossa havaittiin muutos. Bakteereita tarkastellessa vuorokauden titaanidioksidi- ja sinkkioksidiryhmät erosivat hieman naiiviryhmästä, ja seitsemän päivän hopearyhmä erosi naiiviryhmästä selkeästi. Erityisesti Corynebacterium-bakteerien osuus nousi hopea-altistuksen myötä, kun taas osan bakteerien suhteellinen osuus laski. Tämän tutkimuksen menetelmäoptimoinnin avulla saavutettuja tuloksia voidaan hyödyntää tulevaisuuden ihon mikrobiomitutkimuksissa ja tarvittaessa tutkimuksia voi tarkentaa esimerkiksi käyttämällä tautimalleja.

The Baltic Sea is one of the most extensive oxygen-depleted (hypoxic) areas. The hypoxic areas in the Baltic Sea are becoming more common due to climate change and anthropogenic eutrophication. The influence of hypoxia on sediment communities is in general well known, but the impact of different degrees of hypoxic stress on the functions of benthic microbial communities is less studied. Although the impact of microbes on benthic ecosystem functioning can be significant, the changes caused by hypoxia disturbed microbial communities are not well known. These changes can affect other organisms and environment globally because microbes influence nutrient and element cycles. Also some microbial species produce toxic hydrogen sulfide (H2S) in anaerobic conditions. This study investigated sandy sediments taken from the Baltic Sea whose organism communities were artificially disturbed by covering sediment plots with oxygen impermeable plastic sheets. Covering induced artificially hypoxia (< 2 ml O2 l-1) of different durations for 0, 3, 7 and 48 days. This thesis concentrated studying the bacterial communities of the disturbed sediments. Change in bacterial community was observed by terminal restriction fragment length polymorphism analysis (T-RFLP). The aim was find out how bacterial community composition and diversity changed in sediments influenced by increasing hypoxic disturbance. The conducted observations indicated how changes within the bacterial community can influence other organisms and environment. Results obtained by permutational ANOVA testing indicated that bacterial community composition, especially bacterial biodiversity, was influenced by artificially induced hypoxia lasting 48 days. A slight decrease in bacterial diversity was seen already after 7 days hypoxia. Overall bacterial community was more resistant to disturbance than animal fauna, which has been studied in parallel research (Villnäs ym. 2012). H2S-producing deltaproteobacteria (e.g. Desulfatiferula, Desulfovibrio and Desulfofustis) were observed in sediments which were disturbed the longest, which explains the H2S production detected in chemical data of the parallel study. This may have caused a decrease in macrofauna. Amounts of sulfate-reducing bacteria correlated with increases in ammonium and silicate, which may increase both eutrophication and anoxia in an aquatic system. Results indicated that bacterial community was disturbed due to increasing hypoxia, and changes in the bacterial community correlated with changes in chemical parameters. Observations suggest that changes in the composition of a bacterial community may influence an entire ecosystem. The composition of microbial communities should be taken into account when studying the impact of environmental disturbances on various ecosystems.