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Detection and quantification of Legionella pneumophila in cooling towers with flourescence in situ hybridisation
Alexandra Rameder
Art der Arbeit
Diplomarbeit
Universität
Universität Wien
Fakultät
Fakultät für Lebenswissenschaften
Betreuer*in
Tom Battin
DOI
10.25365/thesis.17102
URN
urn:nbn:at:at-ubw:1-30041.39078.135554-7
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Abstracts
Abstract
(Deutsch)
Legionella pneumophila ist ein ubiquitäres aquatisches Bakterium, das bei Menschen Infektionen der Lunge hervorrufen kann, wenn es als Aerosol eingeatmet wird. Nasse Kühlturmsysteme wurden als eine der häufigsten Quellen für Infektionen identifiziert. L. pneumophila kann in einem lebensfähigem aber nicht kultivierbarem Stadium (VBNC) auftreten, in dem es auch für lange Zeit in Biofilmen überdauert. L pneumophila ist in der Lage sich als intrazellulärer Parasit in Amöben sowie in Säugetier Makrophagen zu vermehren. Das Eindringen in eine vegetative Amöben Wirtszelle oder Amoebenzyste ermöglicht es L. pneumophila auch ungünstige Umweltbedingungen zu überstehen. Die Wirte dienen gleichzeitig als Transportvehikel.
Die vorliegende Studie untersucht die saisonale Entwicklung von L. pneumophila und inkludiert chemische sowie weitere mikrobiologische Parameter wie etwa Amöben, bakterielle Sekundärproduktion, Koloniezahlen heterotropher Bakterien (HPC) und Gesamtbakterienzellzahl. Untersucht wurden nasse Kühlturmsysteme zweier österreichischer Spitäler. Da die Standard Detektionsmethode (Kultivierung nach ISO 1173:1998) L. pneumophila im VBNC Stadium nicht detektieren kann, wurde Fluoreszenz In Situ Hybridisation (CARD-FISH) gemeinsam mit der Kultivierung für die Quantifizierung von L. pneumophila verwendet. Ziel dieser Arbeit war es die beiden Detektionsmethoden miteinander zu vergleichen und saisonale Muster zu erkennen, die zur Legionellen Proliferation führen.
Die Ergebnisse zeigten, dass beide Kühlturmsysteme L. pneumophila enthielten. In einem Kühlturmsystem war mittels Kultivierung keine Detektion von Legionellen möglich, obwohl mit CARD-FISH im Schnitt 2,29 × 105 Zellen L-1 an Legionellen nachgewiesen werden konnten. Im anderen Kühlturm wurden lediglich 1,62% der mittels CARD-FISH detektierten Legionellen auch per Kultivierung entdeckt. Außerdem wurden signifikante Korrelationen zwischen Legionella Abundanz und den übrigen bakteriellen Parametern gefunden. Dies lässt vermuten, dass die Legionellen wie die Mehrheit der bakteriellen Population auf Umweltveränderungen reagierten. Weiters zeigte sich, dass die Legionellen Abundanz signifikant höher war, wenn Amöben nachgewiesen werden konnten. Da in beiden Kühlturmsystemen auch humanpathogene Amöben wie Acanthamoeba und Hartmannella vermiformis isoliert werden konnten, impliziert die vorliegende Arbeit, dass zusätzliche Desinfektionsmaßnahmen, die insbesondere auf Protozoen abzielen, in Erwägung gezogen werden sollten.
Abstract
(Englisch)
Legionella pneumophila is a ubiquitous, aquatic bacterium and a human pathogen that can cause infections of the respiratory system, if inhaled with aerosols. Wet cooling tower systems are among the most common sources of infection. L. pneumophila can occur in a viable but non culturable state (VBNC) in which it can also persist in biofilms. L. pneumophila is able to proliferate as an intracellular parasite within amoebal or mammalian host cells. Within amoebal cells or cysts, L. pneumophila can outlast unfavourable conditions and is dispersed within the environment. This study examined the seasonal development of L. pneumophila including chemical parameters along with microbiological parameters such as total bacterial numbers, bacterial secondary production, heterotrophic plate counts and amoebae. The cooling tower systems of two Austrian hospitals were target of this examination. As the standard detection method for L. pneumophila (cultivation via ISO1173:1998) is unable to detect L. pneumophila in the VBNC state, fluorescence in situ hybridization (CARD-FISH) was used along with cultivation for the quantification of L. pneumophila. The aim of this work was to compare the two detection methods for L. pneumophila and to analyse the results in order to predict potential Legionella proliferation. The results showed that both systems contained L. pneumophila. In one cooling tower system cultivation was unable to detect Legionella species, while an average of 2.29 × 105 cells L-1 of Legionella was enumerated with CARD-FISH. In the other cooling tower system, cultivation only detected 1.62% of the Legionella species quantified by CARD-FISH. In addition, significant correlations were found between Legionella species abundance and other bacterial parameters, indicating that Legionella species react like the majority of the bacterial population to changes in the environment. Moreover, significantly higher abundances of L. pneumophila were found in the presence of free living amoeba. As amoebal human pathogens like Acanthamoeba castellanii and Hartmannella vermiformis could be isolated, the study implied that additional disinfection measures, affecting protozoa in particular, should be considered.
Schlagwörter
Schlagwörter
(Englisch)
Legionella pneumophila fluorescence in situ hybridisation amoeba cooling towers VBNC cultivation
Schlagwörter
(Deutsch)
Legionella pneumophila Fluoreszenz in situ Hybridisierung Amöben Kühltürme VBNC Kultivierung
Autor*innen
Alexandra Rameder
Haupttitel (Englisch)
Detection and quantification of Legionella pneumophila in cooling towers with flourescence in situ hybridisation
Paralleltitel (Deutsch)
Detektion und Quantifizierung von Legionella pneumophila in Kühltürmen mittels Fluoreszenz in situ Hybridisierung
Publikationsjahr
2011
Umfangsangabe
130 S. : graph. Darst.
Sprache
Englisch
Beurteiler*in
Tom Battin
AC Nummer
AC08895800
Utheses ID
15328
Studienkennzahl
UA | 444 | | |