Risikoeinschätzung einer transfusionsbedingten bakteriellen Infektion von Yersinia enterocolitica aufgrund von Experimenten zur in vitro Kontamination von Blut und unter Einbezug von Daten aus Epidemiologie und Hämovigilanz

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2016

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http://dx.doi.org/10.22029/jlupub-16701

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Yersinia enterocolitica wird durch den Verzehr von kontaminierten Nahrungsmitteln, vor allem durch ungenügend durchgegartes oder rohes Schweinefleisch, aber auch durch verunreinigtes Wasser auf Menschen übertragen. Seit 2001 ist die Yersiniose eine meldepflichtige Zoonose. Die Anzahl der Neuerkrankungen hat sich bei Frauen und Männern im blutspendefähigen Alter seit Erfassung in 2001 von 2276 auf 991 Fälle im Jahr 2015 reduziert.Weiterhin kann diese Spezies durch die Transfusion von Blut asymptomatischer Spender weitergegeben werden. Für die sinkenden Zahlen von transfusionsbedingten Übertragungen durch Yersinia enterocolitica in den letzten Jahren wird die in einigen Ländern eingeführte Leukozytenfiltration von zellhaltigen Blutkomponenten verantwortlich gemacht. Gründe hierfür waren einerseits die Übertragung der Creutzfeld-Jakob-Krankheit zu unterbinden und andererseits Immunreaktionen beim Empfänger durch Spenderleukozyten zu begegnen. Da sich Y. enterocolitica an Leukozyten anlagert bzw. in Leukozyten eindringt und dort überlebt, ist eine Abreicherung dieser Bakterien durch die Leukozytenfiltration in Blutkomponenten möglich. Bei Körpertemperatur exprimiert Y. enterocolitica die notwendigen Proteine, um im Wirt überleben und sich vermehren zu können. Die Genloki hierfür liegen auf dem Bakterienchromosom und auf einem Virulenzplasmid (pYV), das essenziell für das Überleben im Wirt ist. In vitro kann es verloren gehen. Die exprimierten Virulenzproteine ermöglichen dem Bakterium sich an Wirtszellen zu adhärieren und einzudringen. So können sie sich gegen Phagozytose und Komplement behaupten. Apathogene Stämme der Spezies können im Wirtsorganismus nicht überleben. In der vorliegenden Arbeit wurden plasmidhaltiges und plasmidloses Referenzmaterial von Y. enterocolitica des Serotyps O:3 hergestellt. Die Anzahl der lebenden sowie plasmidhaltigen Bakterienzellen wurde erfasst. Zur speziesspezifischen Kontrolle wurde ein plasmidloser Stamm mitgeführt, der chromosomal kodierte Virulenzfaktor ail war hier noch vorhanden. Beide Referenzstämme wurden aliquotiert tiefgefroren und zeigten über zehn Jahre hinweg stabile Keimzahlen und einen stabilen Plasmidbesitz. Somit eignen sie sich zur Herstellung von standardisierten Bakteriensuspensionen. Die quantitative Bestimmung plasmidhaltiger Zellen war auf Basis der Koloniegröße möglich, da die erhöhte Produktion von auf dem Plasmid kodierten und zur Pathogenität benötigten Yersinia outer Proteins (Yops) mit einem leicht verzögertem Wachstum der plasmidhaltigen Kolonien einhergeht. In dieser Arbeit wurde erstmals ein standardisierter pYV-positiver Referenzstamm eingesetzt, um den Einsatz von pathogenen Bakterien zu verifizieren. In bisher durchgeführten Studien wurden meist Patientenisolate von Y. enterocolitica verwendet, die im Vorfeld nicht auf ihren Plasmidgehalt untersucht worden waren.Die standardisierten Bakteriensuspensionen wurden zur Evaluierung der Leukozytenfilter mit verschiedenen Matrizes (Erythrozytenkonzentrat, Additivlösung für Erythrozytenkonzentrat, physiologische Kochsalzlösung), zur Verteilung von Y. enterocolitica in Vollblut und seinen Komponenten im Labormaßstab sowie unter Routinebedingungen in den Blutspendediensten genutzt. Die Ergebnisse dieser Arbeit haben gezeigt, dass sich die Bakterien bei der Zentrifugation zur Herstellung der Blutkomponenten in alle Phasen verteilen. Im Plasma wurden nur noch sehr wenige bis keine Bakterien mehr gefunden. Es wird angenommen, dass die im Plasma enthaltene unspezifische Abwehr des Wirtes (Komplementsystem) Y. enterocolitica eliminieren kann. In Vollblutspenden, die mit dem plasmidhaltigen Referenzstamm von Y. enterocolitica kontaminiert worden waren, konnte erst bei Inokulationskeimzahlen größer 20 KBE/ml in zwei von sechs hergestellten Erythrozytenkonzentraten Wachstum detektiert werden. Eine dieser positiven Komponenten war filtriert worden und wies überraschenderweise Wachstum von Y. enterocolitica auf. Eine vollständige Eliminierung von Y. enterocolitica durch Leukozytendepletion kann demnach nicht erreicht werden. Im Experiment zur Effektivität der Leukozytendepletion mit unterschiedlichen Matrizes wurde eine sehr effektive Retention (99,8%) von plasmidhaltiger Y. enterocolitica mit Additivlösung erreicht. In frischen unfiltrierten Erythrozytenkonzentraten konnten Retentionsraten von ca. 98% erfasst werden. Im Trockenfilter mit 0,85%iger NaCl-Lösung wurde eine durchschnittliche Retention von 97% erzielt. Der zum Vergleich eingesetzte plasmidlose Y. enterocolitica Stamm zeigte in Kochsalzlösung (26%-86%) und der filtriertem roten Blutkomponente (69%-93%) sehr unterschiedliche und gleichzeitig schlechtere Adhäsionseigenschaften. Transfusionszwischenfälle mit Y. enterocolitica durch kontaminierte Erythrozytenkonzentrate beruhen wahrscheinlich auf den plasmaarmen und dadurch günstigen Umgebungsbedingungen für das Bakterium. Die seit 2001 eingeführte Leukozytenfiltration kann zur Reduktion von Y. enterocolitica (Serotyp O:3) beitragen, bietet aber keinen vollständigen Schutz vor einer Übertragung. Diese tendenzielle Abnahme transfusionsbedingter bakterieller Infektionen in Deutschland kann zusätzlich durch die sinkende Prävalenz von Yersiniosen in Deutschland und die damit verbundene sinkende Wahrscheinlichkeit von kontaminierten Blutspenden erklärt werden. Eine nahezu 100-prozentige Sicherheit wäre durch die Einführung eines Bakterienscreenings der Blutkomponenten möglich (z.B. mit Blutkulturautomaten). Hierbei könnten auch andere kontaminierende Mikroorganismen erfasst werden.

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