Einblicke in Biofilme bei Endokarditis
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BIOFILMZENTRUM Einblicke in Biofilme bei Endokarditis Annette Moter Biofilmzentrum Deutsches Herzzentrum Berlin BIOFILMZENTRUM Biofilme Komplexe Lebensgemeinschaften: Eingebettet in EPS‐Matrix Nahrungsketten Kommunikation (Quorum Sensing) Ruhende Zellen (Persister, VBNC,…) Resistenter Toleranter gegenüber Antibiotika BIOFILMZENTRUM Biofilme (Costerton et al. 1978) komplexe sesshafte Lebensgemeinschaften “Hard to detect and hard to treat“ = Schwer zu detektieren und schwer zu behandeln Problem: • schwer nachweisbar da oft kulturnegativ BIOFILMZENTRUM NIH: “Biofilms are medically important, accounting for over 80 percent of microbial infections in the body” Derzeit fehlen sowohl diagnostische Nachweismethoden als auch therapeutische Konzepte ? BIOFILMZENTRUM Fluoreszenz in situ Hybridisierung FISH Sonde Fixierung Objektträger Zielstruktur Hybridisierung Waschen Mikroskopie BIOFILMZENTRUM FISH • molekulare Methode • wer? • wo? • wieviele? • wie aktiv? BIOFILMZENTRUM FISH DNA 16S rRNA gene PCR Sequencing • who? • where? • how many? • how active? Species identification BIOFILMZENTRUM Endocarditis Heart valve tissue section E. faecalis DAPI Background, Erythrocytes 100µm 10 µm Curr Infect Dis Rep (2010) 12:244–252 BIOFILMZENTRUM Endocarditis Koagulase negative staphylococci: Differentiation between contamination and infection Bacteria Staphylococcus spp. Curr Infect Dis Rep 2011 BIOFILMZENTRUM Endocarditis discriminative orange fluorescence intensity indicates differential ribosomal content of the cells Streptococcus DAPI Background, Erythrocytes Curr Infect Dis Rep (2010) 12:244–252 B I O F I L M Z E NBiofilme TRUM Mikrobielle A. Moter Prosthetic heart valves, Charité culture FISH/PCR CNS 9 6 S. aureus Strep 5 7 Enterococcus 10 P. acnes 7 T. whipplei 3 Coxiella Candida 53 9 Listeria 66 Acinetobacter Spezies? negativ 2 A. Moter B I O F I L M Z E NBiofilme TRUM Mikrobielle 20% Prosthetic heart valves Culture versus FISH/PCR culture = FISH/PCR positive culture + FISH/PCR ‐ 49% 7% FISH/PCR different species 3% culture ‐ FISH/PCR + 21% culture = FISH/PCR negative B I A. OM F oI Lt eMr Z- EB N Tf iRl mUsM io Mikrobielle Biofilme A. Moter FISH - Limitationen • Postoperativ • ‚Snapshot‘ • ‚DAPI only‘ - Fälle • keine ‚stand alone‘ Technik A. Moter B I O F I L M Z E NBiofilme TRUM Mikrobielle FISH/PCR erlaubt • Detektion und Identifikation in kulturnegativen Fällen • Diskriminierung zwischen Kontamination und Infektion • Menge und Verteilung im Gewebe BIOFILMZENTRUM Biofilm assoziierte Infektionen • Kultur und Resistenzmessung (MHK) ist zur Zeit der Goldstandard mikrobiologischen Diagnostik • Standardisiert und reproduzierbar • Jahre klinischer Erfahrung der MHK-Interpretation Aber: • kulturelles Wachstum unerlässlich • Sensitivität in vivo in Biofilmen ist anders BIOFILMZENTRUM Endocarditis • Endocarditis ist ein Biofilm-Problem • Vitale Bakterien in kulturnegativen Fällen • Antibiotikatoleranz ist in vivo höher, als wir in vitro messen BIOFILMZENTRUM Fälle und Raritäten Biofilm associated infections Patient, 57J • Jan 2014 • August 2015 AKE bei kombiniertem Vitium, Bioprothese Leistungsknick, Dyspnoe, Paravalvuläre Leckage • Kultur: • 16S rRNA-Gen: negativ M. abscessus/chelonae/ massiliense/bolletti 99,9% Identität über 474 BP • Labor Uni Regensburg: rpoB-Gen M. chelonae Infektionsquelle??? BIOFILMZENTRUM Biofilm associated infections Biofilm associated infections BIOFILMZENTRUM Biofilme in der Endokarditis • sind komplex aber nicht chaotisch • sind relevant in vivo • haben einen großen Einfluss auf den Infektionsverlauf Biofilm associated infections FISH + PCR/Sequenzierung • Detektion und Identifikation in kulturnegativen Fällen • Diskriminierung zwischen Kontamination und Infektion • Menge und Verteilung im Gewebe • Indikator für Aktivität • ein wichtiger Beitrag zur Diagnostik BIOFILMZENTRUM Thank you! DHZB DHZB V. Falk Judith Kikhney David Hrankovic Jenny Hoffmann Laura Kursawe Pablo Rojas Julia Schulze Smita Sutrave Alexandra Wießner Julia Drescher Benjamin Gocht Antje Müller Annett Petrich Dinah Schmiedel Brush your teeth! Traunstein J. Fraunhofer S. Hübler F. Kaufmann T. Krabatsch M. Musci E. Potapov F. Schönrath K. Schönrath C. Starck Trostberg T. Glück Charité K. Affeld P. Dohmen G. Gabel H. Grubitzsch O. Kumpf L. Goubergrids U. Kertzscher Bogenhausen W. Eichinger P. Neumeier-Prauser und Team
