Browsing by Subject "pulssikenttäelektroforeesi"

Sikojen luonnollisen immuunipuolustuksen tutkiminen on lisääntynyt viime aikoina. Sioista saatavien elinsiirrännäisten mahdollisuudet ovat lisänneet kiinnostusta sian immuunijärjestelmän toimintaa kohtaa ja sian elimistöä on käytetty myös mallina ihmisten sairauksia tutkittaessa. Toisaalta antibioottiresistenssin lisääntyessä on sikojen tehotuotantoon pyrittävä löytämään uusia vaihtoehtoja sairauksien hoitoon ja ehkäisyyn. Luonnollisen immuunipuolustuksen mekanismit saattavat tulevaisuudessa tarjota uusia mahdollisuuksia tautien hoidossa ja vastustuksessa. Elimistön immuunipuolustusjärjestelmä koostuu useista eri osista ja se voidaan jakaa luonnolliseen (innate) ja hankittuun (adaptive) immuunipuolustukseen. Kemialliset tekijät kuten antibakteeriset yhdisteet, hapot ja entsyymit toimivat luonnollisen immuunipuolustuksen osana. Luonnolliseen immuunipuolustukseen kuuluvat solut puolestaan kontrolloivat infektioita ja immuunireaktioita muun muassa fagosytoimalla mikrobeja sekä tappamalla kasvainsoluja. Elimistön normaali mikrobistokin osallistuu puolustukseen estäen haitallisten mikrobien kasvua elimistössä. Luonnollisen immuunipuolustuksen mekanismit aktivoituvat nopeasti ja reagoivat patogeeneihin epäspesifisti toimien siis aina samalla tavalla olipa kyseessä elimistölle jo tuttu tai täysin uusi mikrobi. Maitohappobakteerit ovat yleisin probiootteina käytetty bakteeriryhmä. Probioottien on sioilla tehdyissä kokeissa todettu parantavan eläinten kasvua ja suolistoterveyttä sekä ehkäisevän suolistosairauksia. Probioottikäyttöön tarkoitetuilta bakteereilta vaaditaan monenlaisia ominaisuuksia. Probioottien tulee olla turvallisia isännälle ja niiden tulisi kestää ruuansulatuskanavaan olosuhteita kuten mahalaukun alhaista pH:ta ja ohutsuolen sappihappoja. Lisäksi probiootin tulisi ehkäistä suolistopatogeenien kasvua ja niiden tulisi kestää eläinten lääkinnässä käytettäviä yleisimpiä antibiootteja ja kokkidiostaatteja. Kykyä kiinnittyä suolen epiteelisoluihin pidetään yleensä myös toivottuna ominaisuutena. Probioottikantoja pitäisi olla mahdollista valmistaa suuria määriä teollisesti ja niiden tulisi kestää säilytystä. Tämän lisensiaattityön kokeellisessa osassa oli tarkoitus tutkia, selviytyvätkö tietyt Lactobacillus-kannat elävänä sian ruuansulatuskanavan läpi. Kokeessa käytettiin oliiviperäistä Lactobacillus brevis- (ATCC 8287) maitohappobakteerikantaa, joka ei kuulu sian suoliston normaaliin mikrobistoon sekä kuutta maitohappobakteerikantaa, jotka on alun perin eristetty sian suolistosta tai ulosteesta. Kannat olivat L. amylovorus, L. johnsonii, L. reuteri, L. salivarius, L. reuteri ja L. mucosae. Syöttökokeessa käytettyjä bakteerikantoja on aikaisemmin tutkittu in vitro niiden probioottisten ominaisuuksien osalta. Syöttökokeessa siat jaettiin kolmeen ryhmään, joista yhdelle ryhmälle syötettiin L. brevis-kantaa, yhdelle ryhmälle kuutta sian suolistosta tai ulosteesta eristettyä kantaa seoksena ja yksi ryhmä toimi kontrolliryhmänä. Sioista otettiin ulostenäyte ennen kokeen aloittamista ja kokeen päätyttyä lopetuksen yhteydessä. Tämän lisensiaatintutkielman kokeellisessa osassa etsittiin syöttökantoja pakastetuista ulostenäytteistä. Puhdasviljelmistä eristettiin DNA:ta ja kannoille suoritettiin PCR-reaktio (polymeraasiketjureaktio) syöttökannoille suunnitelluilla alukkeilla. Positiivisen PCR-tuloksen antaneista kannoista osa sekvensoitiin tuloksen varmistamiseksi. Koska positiivisia PCR-tuloksia tuli sekä seosryhmän sikojen ulosteesta eristetyistä kannoista että kontrolliryhmän ulostenäytteiden kannoista eikä kantojen välillä havaittu eroa DNA-sekvensoinnilla, suoritettiin kaikille kannoille lopuksi pulssikenttäelektroforeesiajo (PFGE). PFGE-ajo suoritettiin Eläinlääketieteellisen tiedekunnan elintarvike- ja ympäristöhygienian laitoksella. PFGE:llä kannat saatiin erotettua toisistaan eikä yhtään alkuperäistä syöttökantaa vastaavaa kantaa löydetty ulosteesta eristettyjen kantojen joukosta. Ottaen huomioon sian suoliston mikrobiston monimuotoisuuden ja suolistomikrobien valtavan määrän, tutkittujen puhdasviljelmien määrä oli pieni ja bakteerikantoja olisikin pitänyt tutkia enemmän, jotta voitaisiin varmasti sanoa, selviävätkö syöttökannat elävänä sian ruuansulatuskanavan läpi vai eivät. PFGE:ssä löytyi yhden mutaation verran toisistaan eroavia kantoja, mikä nosti esiin kysymyksen, voivatko syötetyt kannat muuttua ruuansulatuskanavassa ja hankaloittaa siten kantojen löytymistä ulostenäytteistä. Myös syötettyjen bakteerien määrä saattoi olla liian pieni tässä tutkimuksessa, minkä vuoksi syötettyjen kantojen löytäminen ulostenäytteistä oli hankalaa.

Listeria monocytogenes on gram-positiivinen yleinen, luonnossa esiintyvä sauvabakteeri. Se voi aiheuttaa listerioosia, sekä ihmisille että eläimille. Riskiryhmitään kuuluvat raskaana olevat naiset, vastasyntyneet ja henkilöt, joiden vastustuskyky on heikentynyt. Oireet vaihtelevat aina raskaana olevien naisten lievistä flunssankaltaisista oireista vakaviin meningoenkefaliitteihin. Kuolleisuus listerioosiin on noin 30 8/. 80-luvulla pystyttiin osoittamaan listerioositartuntojen olevan lähinnä elintarvikeperäisiä. Psykrotrofina L. monocytogenes pystyy lisääntymään jääkaappilämpötilassa. Perinteisten mikrobiologisten tyypitysmenetelmien herkkyys ei riitä erottelemaan eri lähteistä olevia L. monocytogenes-isolaatteja. Uudempia, herkkyydeltään parempia menetelmiä tarvitaan selvitettäessä L. monocytogenes-tartunnan alkuperä ja tutkittaessa elintarviketeollisuuden kontaminaatioreittejä . PFGE (pulsed-field gel electrophoresis) eli pulssikenttäelektroforeesi on molekyylibiologinen menetelmä, jota voidaan käyttää eri mikrobikantojen erotteluun. Tutkittavien isolaattien DNA eristetään ja pilkotaan eri restriktioentsyymeillä eli DNA:ta määrätyistä kohdista katkovilla entsyymeillä. Saadut DNA-kappaleet ajetaan agaroosigeelissä pulssikenttäelektroforeesilla, joka erottelee kappaleet koon mukaan. DNA-kappaleet visualisoidaan etidiumbromidilla ja UV-valon avulla "DNA. Geeli kuvataan UV-suodattimella varustetulla Polaroid-kameralla, jolloin "DNA-sormenjäljistä" saadaan pysyvä kuva. Niitä voidaan verrata toisiinsa ja jos isolastit ovat samanlaisia voidaan osoittaa tartuntaelintarvike, tai määrittää kontaminaatioreitti elintarviketeollisuudessa. Tutkimuksessa karakterisoitiin pulssikenttäelektroforeesin avulla 30 L. monocytogenes-isolaattia, jotka oli eristetty kuuden vuoden aikana samasta meijeristä. Tyypitys tehtiin restriktioentsyymeillää ApaI ja SmaI. ApaI:lla saatiin kuusi erilaista restriktioentsyymidigestioprofiilia (REDP),, samoin SmaI:lla. Yhdistelemällä kahden eri entsyymin antamat REDP:it saatiin kahdeksan eri PFGE-tyyppiä, joista yhtä tyyppiä oli 60 % L. monocytogenes-isolaatista. Samaa päätyyppiä löytyi meijerin tuotteista tuotantoympäristöstä ja -koneista. Muita PFGE-tyyppejä esiintyi yksittäisinä löydöksinä. Tulokset viittaavat meijerissä eniten esiintyvän PFGE-tyypin adoptoituneen meijeriymparistöön ja kontaminoivan tuotteita satunnaisesti.

Yersinia enterocoliticaa esiintyy laajasti ympäristössä sekä luonnonvaraisissa eläimissä ja kotieläimissä. Y. enterocolitican bioserotyypeistä 4/O:3 aiheuttaa yleisimmin ihmisen yersinioosin. Bioserotyyppiä 4/O:3 esiintyy runsaasti kliinisesti terveiden sikojen tonsilloissa, joista se voi teurastuksen yhteydessä levitä elintarvikkeeksi käytettäviin ruhon osiin muodostaen elintarvikehygieenisen riskin. Yleisin lähde ruokaperäiseen Y. enterocolitica (4/O:3) -tartuntaan onkin raaka tai huonosti kypsennetty sianliha. Y. enterocolitica -tartuntojen epidemiologisissa tutkimuksissa bakteerikantoja on tarpeen genotyypittää bio- ja serotyypityksen lisäksi. Tämän hetken suositusmenetelmä Y. enterocolitica -kantojen genotyypitykseen on pulssikenttäelektroforeesi (PFGE), jossa bakteerin koko DNA pilkotaan agaroosigeelissä spesifisesti pilkkovalla restriktioentsyymillä ja syntyneet DNA-fragmentit ajetaan suunnaltaan ja kestoltaan vaihtelevassa sähkökentässä. Ajogeelit kuvataan ja kannoille määritellään PFGE-tyypit kuvissa näkyvien DNA-vyöhykkeistä muodostuvien sormenjälkien perusteella. Tässä tutkimuksessa tyypitettiin PFGE:lla luonnonmukaisesti ja tavanomaisesti kasvatettujen sikojen tonsilloista eristettyjä Y. enterocolitica -kantoja ja vertailtiin niiden PFGE-tyyppejä eri tilojen välillä. Tutkimus oli osa Elintarvike- ja ympäristöhygienian laitoksen ja Eläinlääkintä- ja elintarviketutkimuslaitoksen (EELA) yhteistä projektia "Riskinarviointi sianlihan luomutuotannon elintarviketurvallisuusriskeistä: patogeeniset Yersiniat ja Listeria monocytogenes". PFGE-tyyppien vertailua sikaloiden välillä ei ole aikaisemmin tehty. Y. enterocolitica -isolaatteja oli yhteensä 186 kpl, ja ne oli eristetty tiloilta kerätyistä sikojen tonsillanäytteistä aikavälillä syksy 2003, talvi 2005. Isolaatit genotyypitettiin PFGE:lla. Digestiossa käytettiin restriktioentsyyminä NotI:tä. Kantojen sukulaisuutta verrattiin saatujen sormenjälkikuvioiden perusteella. Löydetyt PFGE-tyypit nimettiin samalla tavalla kuin aikaisemmissa suomalaisissa tutkimuksissa. Tässä tutkimuksessa Y. enterocolitica -kantojen yleisimmät PFGE-tyypit olivat NB1 ja NA1, joiden prevalenssit olivat 35 % ja 32 %. NA4-tyypin prevalenssi oli yhdellä tavanomaisella tilalla 89 % ja muilla tiloilla 0 %. PFGE-tyypit olivat kautta linjan sormenjäljiltään hyvin samantapaisia, ja niiden tilaspesifisyys oli vähäistä. Saadut tulokset vastasivat hyvin aikaisemmissa tutkimuksessa saatuja tuloksia yleisimpien sikojen tonsilloissa esiintyvien PFGE-tyyppien osalta.