All posts by Postępy Mikrobiologii

THE ROLE OF STAPHYLOCOCCUS AUREUS IN THE CLINICAL DIAGNOSIS OF DIABETIC PATIENTS

Rola Staphylococcus aureus w diagnostyce klinicznej pacjentów z cukrzycą
Renata Barbara Klekotka, Elżbieta Mizgała-Izworska, Witold Drzastwa, Bogdan Mazur

DOWNLOAD PDF FILE

Abstract: Discovering interactions between the etiology of the infection and diabetic patients’ immune system activity may be essential for the relevant clinical diagnosis. The dynamics of colonization of the nasal vestibule by Staphylococcus aureus and the development of the prevention strategies against infection are different for various populations. Moreover, the colonization of the nasal vestibule might involve both molecular and epidemiological ctorsfa. Researchers have reported that the identification of methicillin-resistant strains S. aureus (MRSA) with similar molecular characteristics allows to assess the ability of the microorganism to spread and the risk of infection in diabetic patients. Knowledge of these characteristics allows to take precautions in patients exposed to S. aureus. S. aureus is an ethiological factors of many severe diseases both in people with weakened immune system and in healthy individuals. Usually, excess weight and obesity contribute to the incidence of diabetes mellitus type 2 (DM2). However, the colonization by S. aureus is a probable risk factor for infection. Among S. aureus virulence factors, superantigens (SAgs) are essential for pathogenicity. The long-term effect of the superantigen toxic shock syndrome toxin-1 (TSST-1) might be glucose intolerance. This toxin also induces systemic inflammation as a result of the increased exotoxin concentration in blood, and, therefore, may be the causative factor of diabetes. Chronic exposure to staphylococcal superantigens may contribute to the development of diabetes, suggesting a need to conduct targeted therapies against S. aureus superantigens.

1. Introduction. 2. Risk factors for infection in patients with diabetes. 2.1. Immunodeficiency. 2.2. Obesity 2.3. Staphylococcal carriage. 3. Staphylococcal infections in patients with diabetes. 3.1. Staphylococcal superantigens. 3.2. Skin and soft tissue infections. 3.3.Diabetic foot syndrome. 3.4. Sepsis. 3.5. Infective endocarditis. 3.6. Acute purulent meningitis. 4. Vaccination. 5. Conclusions

Streszczenie: Znajomość zależności między etiologią zakażenia, a aktywnością układu odpornościowego u pacjentów z cukrzycą może mieć kluczowe znaczenie dla diagnostyki klinicznej. Dynamika kolonizacji przedsionka nosa przez Staphylococcus aureus oraz zalecenia dotyczące gronkowcowych zakażeń, będą odmienne dla różnych populacji. Charakterystyka kolonizacji przedsionka nosa może obejmować cechy molekularne i czynniki epidemiologiczne. Naukowcy donoszą, że identyfikacja nosicielstwa, szczepami S. aureus opornymi na metycylinę (MRSA) o podobnych cechach genotypowych, pozwala ocenić zdolność rozpowszechniania się drobnoustroju oraz ryzyko zakażenia pacjentów z cukrzycą. Znajomość tych właściwości umożliwia wprowadzenie działań zapobiegających zakażeniom wywołanym przez S. aureus. Bakteria ta jest czynnikiem etiologicznym wielu ciężkich chorób zarówno u osób z upośledzoną odpornością, jak i u zdrowej populacji. Nadwaga i otyłość stanowią czynnik ryzyka wystąpienia cukrzycy typu 2 (DM2). Natomiast nosicielstwo S. aureus może przyczynić się do rozwoju infekcji. Istotne dla patogenności czynniki zjadliwości S. aureus, to superantygeny (SAgs). Zaliczamy do nich toksyny zespołu wstrząsu toksycznego (TSST-1), których długotrwałym efektem działania może być nietolerancja glukozy. Wspomniane toksyny indukują również ogólnoustrojowe zapalenie, w wyniku zwiększonego stężenia egzotoksyn we krwi, a zatem mogą być czynnikiem, który indukuje hiperglikemię. Przewlekła ekspozycja na superantygeny gronkowcowe może prowadzić do rozwoju cukrzycy, co sugeruje potrzebę prowadzenia terapii ukierunkowanej na superantygeny S. aureus.

1. Wstęp. 2. Czynniki ryzyka wystąpienia zakażenia u pacjentów z cukrzycą. 2.1. Niedobór odporności. 2.2. Otyłość 2.3. Nosicielstwo gronkowcowe. 3. Zakażenia gronkowcowe u pacjentów z cukrzycą. 3.1. Superantygeny gronkowcowe. 3.2. Infekcje skóry i tkanek miękkich. 3.3. Zespół stopy cukrzycowej. 3.4. Sepsa. 3.5. Infekcyjne zapalenie wsierdzia. 3.6. Ostre ropne zapalenie opon mózgowych. 4. Szczepienia. 5. Wnioski

ZASTOSOWANIE SEKWENCJONOWANIA PEŁNOGENOMOWEGO DO GENOTYPOWANIA BAKTERII

Implementation of whole genome sequencing for bacteria genotyping
Daria Artyszuk, Tomasz Wołkowicz

DOWNLOAD PDF FILE

1. Wprowadzenie. 1.1. Metody typowania. 2. Fenotypowe metody typowania. 3. Genetyczne metody typowania. 3.1. REA-PFGE. 3.2. MLVA. 3.3. MLST. 4.  Techniki sekwencjonowania I generacji. 4.1. Metoda Sangera. 4.2. Metoda Maxama-Gilberta. 5. Sekwencjonowanie pełnogenomowe. 5.1. Sekwencjonowanie II generacji. 5.2. Sekwencjonowanie III generacji. 6. Typowanie molekularne z zastosowaniem sekwencjonowania pełnogenomowego. 6.1. K-mer. 6.2. SNP. 6.3. wgMLST 7.  Trudności analiz. 7.1. Proces przetwarzania danych. 7.2. Przechowywanie i udostępnianie danych. 7.3. Nomenklatura. 8. Potencjalne kierunki rozwoju. WGS 9. Podsumowanie

Streszczenie: Typowanie molekularne służy do identyfikacji charakterystycznych celów genetycznych oraz określania podobieństwa genetycznego. W celu ustalenia podobieństwa bakterii, stosowane są zarówno klasyczne metody fenotypowe, jak i nowocześniejsze metody oparte na biologii molekularnej. Rozwój genetyki, a szczególnie wynalezienie nowszych technik, jakimi są metody oparte na technikach biologii molekularnej zrewolucjonizowało badania biologiczne, w tym badania mikroorganizmów. Po roku 1970, rozwój metod opartych na analizie sekwencji kwasu nukleinowego zapoczątkował erę mikrobiologii molekularnej, udostępniając tym samym nowoczesne narzędzia do identyfikacji źródeł zakażenia. Sekwencjonowanie pełnego genomu i inne techniki typowania o dużej przepustowości stają się coraz bardziej popularne, a dzięki wysokiej rozdzielczości, są idealnym narzędziem do analiz porównawczych bakterii. W poniższej pracy omówione zostały techniki najczęściej stosowane w typowaniu bakterii oraz te, które są dopiero w fazie tworzenia, a w przyszłości mogą stanowić główne narzędzie w typowaniu molekularnym bakterii.

Abstract: The molecular typing methods are used to identify specific genetic targets and relationships between microbial isolates. In order to understand clonal relatedness between the microbial strains, classic phenotypic methods are used in line with modern molecular biology techniques. The development of genetics, especially new techniques like molecular typing, have revolutionized microbial research. After 1970, the development techniques, especially those referring to DNA sequencing, established molecular microbiology, thus providing modern tools for the identification of sources and routes of infection. Whole genome sequencing and other high-throughput typing methods are becoming increasingly popular and, thanks to their high resolution, they are ideal tools for comparative analysis of bacteria. This study reviews the methods most commonly used in the molecular typing of bacteria, including those which are in the development stage and may be the main tool in microbial typing in the future.

1. Introduction. 1.1. Typing methods. 2. Phenotypic typing methods. 3. Genetic typing methods. 3.1. REA-PFGE. 3.2. MLVA. 3.3. MLST. 4.  1st generation sequencing technology. 4.1. Sanger sequencing. 4.2. Maxam-Gilbert sequencing. 5.  Whole genome sequencing. 5.1. 2nd generation sequencing. 5.2. 3rd generation sequencing. 6. Molecular typing using whole genome sequencing. 6.1. K-mer. 6.2. SNP. 6.3. wgMLST. 7. Analysis difficulties. 7.1. Data processing. 7.2. Data storage and sharing. 7.3. Nomenclature. 8. Potential directions of development. 9. Summary

BIOCHEMICZNE METODY OCENY RÓŻNORODNOŚCI FUNKCJONALNEJ I STRUKTURALNEJ MIKROORGANIZMÓW GLEBOWYCH

Biochemical methods for the evaluation of the functional and structural diversity of microorganisms in the soil environment
Karolina Furtak, Anna M. Gajda

DOWNLOAD PDF FILE

Streszczenie: Mikrobiom glebowy składa się z wysoce zróżnicowanych pod względem strukturalnym oraz funkcjonalnym grup mikroorganizmów. Stanowi on obiekt licznych badań od wielu lat, jednakże wciąż pozostaje nie do końca poznany. Wiadome jest, że mikroorganizmy glebowe odgrywają główną rolę w procesach biogeochemicznych. Znajomość ich różnorodności strukturalnej i funkcjonalnej pozwala zatem na ocenę stanu środowiska glebowego, co jest niezwykle istotne dla agronomii oraz ekologii. Działalność rolnicza oraz przemysłowa człowieka powoduje zmiany w aktywności gleby, które należy monitorować. W badaniach nad aktywnością i różnorodnością mikrobiologiczną gleby można wyróżnić wiele metod badawczych opracowywanych i udoskonalanych przez naukowców z całego świata. Metody biochemiczne stosowane w celu analizy aktywności mikrobiologicznej polegają na określeniu zdolności mikroorganizmów do syntezy, asymilacji bądź rozkładu określonych związków chemicznych, a także na analizie komponentów komórek drobnoustrojów. Omówiono w niniejszej pracy metody badawcze, które umożliwiają analizę zarówno funkcjonalności mikroorganizmów, jak i ich strukturalnego zróżnicowania.

1. Wprowadzenie. 2. Oznaczenia aktywności enzymatycznej. 3. Technika CLPP. 4. Analiza profili kwasów tłuszczowych. 5. Analiza profili białkowych. 6. Podsumowanie

Abstract: Soil microbiome is composed of groups of microorganisms which are structurally and functionally very different. For many years soil microbiome has been the subject of numerous studies, but still is not fully recognized. It is well known that soil microorganisms play a key role in biogeochemical processes. Knowledge of their structural and functional diversity makes it possible to assess the condition of the soil environment, which is extremely important for agronomy and ecology. The agricultural and industrial activities of humans cause changes in soil activity, which should be monitored. There are many different research methods developed to analyze soil activity and microbiological soil diversity and refined by researchers from around the world in. Biochemical methods used to analyze microbial activity are based on the determination of the ability of microorganisms to synthesize, assimilate or decompose specific chemical compounds, as well as on the analysis of microbial cell components. This study presents the research methods used for the analysis of both: the functionality of microorganisms and their structural diversity.

1. Introduction. 2. Determination of enzymatic activity. 3. CLPP technique. 4. Analysis of fatty acid profiles. 5. Analysis of protein profiles. 6. Summary

Human Microbiome Project – mikroflora jelit oraz jej wpływ na fizjologię i zdrowie człowieka

Human Microbiome Project – influence of gut microbiota on human physiology and health
J. Olszewska, E. K. Jagusztyn-Krynicka

1. Wstęp. 2. HMP – ogólna charakterystyka. 3. Mikroflora jelit. 3.1. Różnorodność taksonomiczna mikroflory jelit człowieka. 3.2. „Core microbiome” jelit. 3.3. Zmiany mikroflory jelit w zależności od wieku. 3.4. Wpływ diety i genotypu gospodarza na różnorodność mikroflory jelit. 3.5. Wybrane funkcje mikroflory jelit. 3.6. Mikroflora jelit człowieka a choroby. 3.6.1. Nowotwory. 3.6.2. Otyłość. 4. Podsumowanie

Abstract: The HMP (Human Microbiome Project) is one of several international projects which use metagenomic analysis to study human health. The HMP is a logical conceptual and experimental extension of Human Genome Project. The first part of the review presents general characteristic of the project, its goals and implementation phases. The gastrointestinal tract microbiota is extremely dense and diverse. Microbiota genes encode many biochemical pathways that humans have not evolved. Gut microbiota composition is ins are associated with many diseases. This review summarizes the latest research concerning the association of gut microbial ecology with the mechanisms by which microbes in the gut may mediate host physiology and metabolism in the context of obesity and cancer.

1. Introduction. 2. HMP – general characteristic. 3. Gut microbiota. 3.1. Microbial diversity of the human gut microbiota. 3.2. Gastrointestinal tract core microbiome. 3.3. Intestinal microbiota composition over human life. 3.4. Influence of diet and human genotype on gut microbiota 3.5. Selected activities of gut microbiota 3.6. Gut microbiota and diseases. 3.6.1. Cancer. 3.6.2. Obesity. 4. Summary