Legionella pneumophila, der Erreger der Legionärskrankheit, ist ein Umweltkeim mit Verbreitung in aquatischen Habitaten. Die Keime sind in der Lage, sich intrazellulär in eukaryontischen Zellen, wie Makrophagen, Monozyten und Protozoen zu vermehren. Die erfolgreiche Besiedlung ökologischer Nischen, aber auch das Virulenzpotential des Keimes können dabei von Umweltfaktoren abhängen. Die Erforschung ökologischer Zusammenhänge kann daher für das Verständnis der bakteriellen Virulenz von großer Bedeutung sein. Ausgangspunkt dieser Arbeit ist die in der späten stationären Phase des Bakterienwachstums von L. pneumophila zu beobachtende intensive Pigmentierung des Kulturmediums. Für diesen Phänotyp ist das Legiolysin (Lly) verantwortlich. Es ist eines der wenigen bekannten Genprodukte von L. pneumophila, die einen Einfluß auf das Überleben des Keimes in der Umwelt haben. Legiolysin kann daher als Fitnessfaktor bezeichnet werden. Um die ökologischen Zusammenhänge der Pigmentgenerierung näher zu untersuchen, wurde das lly-positive Plasmid pEWL 1 subkloniert und sequenziert. Neben lly konnten in diesem Genabschnitt durch Sequenzvergleiche der abgeleiteten Aminosäuresequenzen sechs weitere Leseraster detektiert werden. Die drei unmittelbar benachbarten Gene von lly kodieren dabei für Proteine mit Funktionalität in Bezug zur lly-Determinante, während die drei upstream von lly liegenden Leseraster Homologien zu Proteinen aufweisen, die an Transportprozessen beteiligt sind. Die Länge des RNA-Transkripts von lly konnte im Northern-Blot mit ungefähr 1,8 kb bestimmt werden und läßt damit auf die gemeinsame Transkription des lly-Gens mit dem unmittelbar upstream liegenden Leseraster schließen. Durch Sequenzanalysen konnte aufgezeigt werden, daß das für diesen Phänotyp verantwortliche Legiolysin-Gen für eine p-Hydroxyphenylpyruvat-Dioxygenase (HPPD) kodiert. Dieses Enzym katalysiert die Umsetzung von p-Hydroxyphenylpyruvat zu Homogentisat (HGA). In Zusammenarbeit mit Prof. P. Proksch (Pharmazeutische Biologie, Würzburg) konnte im Vergleich zu lly-negativen L. pneumophila- und rekombinanten E. coli-Stämmen in den Kulturüberständen von lly-positiven Stämmen auf Basis einer Hochdruck-Flüssigkeits-Chromatographie (HPLC) HGA nachgewiesen werden. Es konnte somit gezeigt werden, daß das Legiolysin-Gen für ein Protein mit HPPD- Aktivität kodiert, und in die Degradation der aromatischen Aminosäuren Phenylalanin und Tyrosin involviert ist. Des weiteren wurden chromosomale Integrationsmutationen der aus L. pneumophila stammenden Gene lly und mip ("macrophage infectivity potentiator") in E. coli K-12 Stämmen erstellt. Diese wurden nachfolgend in ökologisch ausgerichteten Langzeitstudien eingesetzt. Die chromosomale Integration von lly erfolgte als ortsspezifische Rekombination in die l att - site von E. coli WM 2269. Die Integration von mip erfolgte in die fim-Region des E. coli K-12-Stammes AAEC 160. Der zweite Teil der vorliegenden Arbeit befaßt sich mit ökologischen Studien zur Persistenz von L. pneumophila in der Umwelt. Durch die Bestrahlung mit Licht über einen Verlauf von sieben Tagen konnte gezeigt werden, daß die Exprimierung von lly zu einer Persistenz unter Lichtstreß führt. Dieser Lichtschutz könnte in der Umwelt, aber auch bei der Sanierung von Wasserleitungssystemen mittels UV-Licht Relevanz aufweisen. Die Assoziation von L. pneumophila JR32 und JR32-1 (lly-negativ) mit dem Cyanobakterium Fischerella wurde in Mikrokosmen über einen Verlauf von sieben Tagen beobachtet. Dabei konnte gezeigt werden, daß Legionella in Assoziation mit Fischerella bzw. in dessen Überstand zu persistieren vermag, während dies den Bakterien in frischem Fischerella-Medium nicht möglich war. Wie die Coinkubation der Fischerellen mit L. pneumophila JR32-1 zeigte, spielt die Expression von lly dabei keine Rolle. Ein Wachstum der Bakterienkulturen konnte weder im Fischerella-Überstand, noch in Fischerella-Medium beobachtet werden. Durch Rasterelektronenmikroskopie konnte der adhäsive Charakter der Assoziation von L. pneumophila zu Fischerella dokumentiert werden. Durch Persistenzstudien von L. pneumophila und E. coli in Boden wurde die Überlebensfähigkeit der Mikroorganismen in suboptimaler Umgebung getestet. Für Legionella ist eine rapide Abnahme der Zellzahl schon nach kurzer Zeit zu detektieren. Nach sechs Tagen konnten keine Zellen mehr kultiviert werden. Die Defizienz der Pathogenitäts- und Umweltfaktoren Mip, Fla (Flagellin) und Lly hatte dabei keinen Einfluß auf die Persistenz der Bakterien im Boden. Zudem sind die zuvor generierten rekombinanten E. coli-Klone AAEC 160-1 und WM 2269-1 mit genomischer mip- bzw. lly-Integration eingesetzt worden. Innerhalb von vier Wochen konnte für diese Stämme eine kontinuierliche Reduktion der Zellzahlen beobachtet werden. Somit erwies sich keiner der Organismen als erfolgreicher Besiedler der Bodenprobe. Die Studien zum Verlust der Kultivierbarkeit von L. pneumophila und E. coli erfolgten in autoklaviertem Leitungswasser bzw. PBS und zwei unterschiedlich behandelten Varianten von Mainwasser. Neben sterilfiltriertem Mainwasser fand die Inokulierung der Organismen auch in einem Ansatz mit autoklaviertem Mainwasser statt. Es konnte gezeigt werden, daß L. pneumophila in Leitungswasser und Mainwasser außerordentlich gut zu persistieren vermochte. Zudem konnte dokumentiert werden, daß auch E. coli DH5a in ein lebensfähiges, aber nicht mehr kultivierbares Ruhestadium (viable but nonculturable, VBNC) eintreten kann. Parallel zur Ermittlung der CFU-Werte wurden während des Verlaufs der Experimente die Lebendzellzahlen durch Fluoreszenzfärbungen bestimmt. Der Übergang von L. pneumophila in das VBNC-Ruhestadium wurde zudem durch in situ - Hybridisierungen mit fluoreszenzmarkierten 16 S rRNA-Oligonukleotidsonden dokumentiert. Im Naturhaushalt spielt dieser Übergang zu VBNC-Stadien bei Umweltbakterien zur Überwindung ungünstiger Phasen eine große Rolle. Schließlich erfolgten Experimente zur Reaktivierung der VBNC-Ruhestadien. Diese Reaktivierung ist abhängig von speziesspezifischen Triggern und kann bei L. pneumophila durch Coinkubation mit Acanthamoeba castellanii erfolgen. / Legionella pneumophila, the causative agent of the Legionnaires' disease, is an environmental strain with a widespread distribution in aquatic habitats. Legionella are able to replicate intracellularly in eucaryotic cells, such as macrophages, monocytes and protozoa. The sucsessful colonization of ecological niches, but also the virulence potential of Legionella depends on environmental factors. Therefore the investigation of ecological context is expected to provide an understanding of bacterial virulence. The starting-point of this dissertation is the intensive pigmentation of the culture medium of L. pneumophila, witch could be observed in the late stationary phase of bacterial growth. The Legiolysin proteine (Lly) is responsible for this phenotype. This gene product of L. pneumophila is known to show an influence on the survival in the environment, which is why Legiolysin has been termed a fitness factor. In order to investigate the ecological connections of the pigmentation, the lly-positive plasmid pEWL 1 was subcloned and sequenced. In this genetic section six further open reading frames (ORF) could be detected besides lly by sequence comparison of the derived amino acid sequences. The three directly neighbouring genes of lly code for proteins which have functionality with regard to the lly-determinant. The three reading frames upstream of lly show homologies to proteins, which are involved in transport processes. The RNA transcript of lly could be determined by Northern blot with a lenght of about 1,8 kb. Therefore transcription of the lly gene together with the upstream ORF is suggested. It could be shown by sequence analysis, that the Legiolysine gene responsible for this phenotype, is coding for a p-hydroxyphenylpyruvate dioxygenase (HPPD). This enzyme catalyzes the reaction of p-hydroxyphenylpyruvate to homogentisate (HGA). In collaboration with Prof. P. Proksch (Pharmazeutische Biologie, Würzburg) the existence of HGA was demonstrated in culture supernatants of lly-positive strains on the basis of high performance liquid chromatography (HPLC). It could be shown, that the legiolysin gene is coding for a protein with a HPPD activity, and, therefore, is involved in the degradation of the aromatic amino acids Phenylalanine and Tyrosine. Additionally chromosomal integration mutants of the L. pneumophila genes lly and mip ("macrophage infectivity potentiator") were created in E. coli K-12 strains. These mutants were subsequently used in ecological long-time studies. The chromosomal integration of lly took place as a locus-specific recombination in the l att - site of E. coli WM 2269. The integration of mip happened in the fim-region of the E. coli strain AAEC 160. The second part of the present dissertation is concerned with ecological studies to the persistence of L. pneumophila in the environment. Accordingly, it could be shown, that the expression of lly leds to persistence to light-stress. This light protection could be relevant in the environment, but also during the sanitation of water pipes by UV-light. The association of L. pneumophila JR32 and JR32-1 (lly-negative) with the cyanobacterium Fischerella was observed in microcosms during a course of seven days. Legionella are able to persist in association with Fischerella, and in the Fischerella culture supernatant, respectively. Survival of the bacteria was not possible in fresh Fischerella medium. However, the expression of lly shows no difference, as could be shown by the coincubation of L. pneumophila with Fischerella. The growth of bacterial cultures cold neither be detected in supernatants of Fischerella, nor in fresh Fischerella medium. The adhesive character of the association of L. pneumophila with Fischerella could be documented by SEM (scanning electron microscopy). The survival of Legionella in suboptimal environment was tested by studying the persistence of L. pneumophila and E. coli in soil. A rapid decline of CFU (colony forming unit) for Legionella could be detected within a short time, as cells could not be cultivated any more after six days. The deficiency of the pathogenetic and enviromental factors Mip, Fla (Flagellin) and Lly had no influence on the persistence of the bacteria in the soil. Additionally the recombinant E. coli clones AAEC 160-1 and WM 2269-1 with the genomic mip and lly integrations, were used in this exreriments. During a course of four weeks, a continuous reduction of CFU could be observed for these strains. Therefore none of these organisms proved successful in colonization of soil samples. The studies regarding the loss of culturability of L. pneumophila and E. coli were made in autoclaved potable water and PBS (phosphate buffered saline), respectively, and in two variants of Main river water, one of which was autoclavedwhile the other one was sterilized by filtration. It could be shown, that L. pneumophila are able to persist well in potable water and in the river water. Additionally, not only L. pneumophila, but also E. coli DH5a entered a viable but nonculturable state (VBNC). During the course of these experiments, the numbers of live cells were determined by fluorescence dyes Moreover, the transition of L. pneumophila into the VBNC state was documented by in situ hybridization technique with fluorescence marked 16 S rRNA oligonucleotide probes (FISH). This transition into the VBNC state plays an important role to overcome unfavourable phases in natural environments. Finally experiments were made to reactivate the VBNC states. This resuscitation is dependent on species specific triggers and could be achieved by coincubation of L. pneumophila with the amoeba Acanthamoeba castellanii.

Ministerio de Industria y Energía (512/95 y 93/96) y Centro para el Desarrollo Tecnológico e Industrial (95-0161)

No presente trabalho faz-se uma revisão da literatura sobre pneumonia por Legionella pneumophila e se comparam estes dados com a série da autora, que se compõe de 10 casos esporádicos desta pneumonia, adquiridos na comunidade, ocorridos no perÍodo entre outubro de 1983 e maio de 1989. Todos os pacientes desta série eram do sexo masculino e de cor branca, com idade variando entre 36 e 71 anos. Os sintomas mais freqüentes foram febre alta, calafrios, cefaléia, tosse seca e mialgias. A hipótese diagnóstica baseou-se nos dados clínicos, radiológicos e laboratoriais. Em todos os casos o critério de comprovaçao diagnóstica foi a imunofluorescência indireta para Legionella. Salienta-se a importância do reconhecimento desta doença, que ainda apresenta um baixo Índice de suspeição em nosso meio. Procura-se tanto ressaltar os principais achados clínicos e radiológicos como também contribuir com orientações diagnósticas e terapêuticas. ApÓs a análise dos dados obtidos no trabalho, a autora concluiu que: 1. Os achados da série nao diferem daqueles descritos na literatura. 2. A casuística é restrita para o traçado de um perfil da doença no Rio Grande do Sul. 3. Quadros pneumônicos com má resposta clÍnica à penicilina ou derivados, associados a lesões radiolÓgicas com rápida mutabilidade, devem chamar a atenção para este diagnóstico. 4. A infreqüência deste diagnóstico em nosso meio deve-se ao baixo Índice de suspeição. Logo, a divulgação de informações sobre a doença pode resultar em substancial acréscimo ao registro de casos. / In the present work a review is made on the 1iterature about pneumonia by Legione11a pneumophi1a and the data are compared with the series presenteà by the author, composed of 10 sporadic cases of this pneumonia, acquired in the community, October, 1983 and May, 1989. between A11 the patients of this group were ma1e, caucasian, age varying from 36 to 71. The most frequent symptoms were high fever, chills, headache, dry cough and myalgia. The diagnostic hypothesis was baseà on laboratory, radiological and clinicai data. For all the cases, the criterion for diagnostic comprovation was indirect immunofluorescence for Legionella. The importance of the recognition of this disease s emphasized for it still shows a very low 1evel of suspicion in Rio Grande do Sul. The author looks for to ernphazise the main clinicai and radiological findings as well as contributes with diagnostics and therapeutical orientations. After the analysis of the data obtained in the present work the author concludes that: 1. The findings of this series does no differ from those described in the 1iterature. 2. The casuistic is too restricted to draw a profile of the disease in Rio Grande do Sul. 3. Pneumonias with bad clinicai response to penicillin or its derivatives, associated with radiologic lesions with rapid mutability shall call the attention for this diagnosis. 4. The low frequency of this diagnosis in our country is due to the low index of suspicion. Thus, the divulgation of information about the disease could result in substantial increase in the record of new cases.

Bei der Gattung Legionella handelt es sich um aquatische Stäbchenbakterien, die sich intrazellulär in verschiedenen Protozoen vermehren können. Neben der Nutzung des Protozoenwirtes können humanpathogene Legionella-Spezies in den Alveolarmakrophagen des menschlichen Respirationstraktes replizieren. Diese Besiedelung der Lunge kann zu einer atypischen Pneumonie, der Legionärskrankheit, führen. Humanpathogene Vertreter der Gattung Legionella weisen somit ein duales Wirtssystem auf. Die Wirtsspezifität phylogenetisch verschiedener Legionella Spezies wurde bislang nicht systematisch analysiert. Mit Hilfe von Infektionsversuchen konnte in dieser Arbeit gezeigt werden, dass für unterschiedlichste Legionella Spezies Acanthamoeba castellanii ein gut geeigneter Wirt darstellt. Hartmannella vermiformis und Naegleria gruberi ermöglichen dagegen nur einem eingeschränkten Legionella-Spektrum ein intrazelluläres Wachstum. Die jeweils höchsten Vermehrungsraten zeigten dabei in allen Amöben die Umweltisolate LLAP 10 und L. lytica sowie der humanpathogene Stamm L. pneumophila Corby. Außerdem scheint die Virulenz humanpathogener Legionellen-Spezies korreliert zu sein mit der Nutzung eines breiten Wirtsspektrums. Ciliaten wie Tetrahymena pyriformis sind im Gegensatz zu den Amöben als Wirte nicht so gut geeignet. Im Vergleich zu den Amöben ist sowohl die Anzahl der sich intrazellulär in T. pyriformis replizierenden Legionella-Spezies sowie deren Replikationsrate erniedrigt. Ein Schwerpunkt dieser Arbeit war es Dictyostelium discoideum als neues Wirtsmodell zu etablieren. Bei dieser gut erforschten Bodenamöbe stehen zahlreiche molekularbiologische Methoden für das Manipulieren des Genoms zur Verfügung. Somit ist es möglich, die während einer Infektion benötigten Wirtsfaktoren von Seiten der Amöbe näher zu untersuchen. Mittels Infektionsversuchen sowie fluoreszenz- und elektronenmikroskopischer Methoden konnte die intrazelluläre Replikation von LLAP 10, L. lytica und L. pneumophila in D. discoideum gezeigt werden. Für L. pneumophila konnte durch FACS-Analyse festgestellt werden, dass Bakterien dieser Legionella-Spezies genauso wie in den bisher untersuchten Wirtszellesystemen zu Beginn der Infektion in einem nicht angesäuerten Kompartiment vorliegen. Für alle weiteren verwendeten Legionella Spezies sowie hitzeabgetötete L. pneumophila und die Futterbakterien Klebsiella aerogenes konnte dagegen eine Ansäuerung des Phagosoms nachgewiesen werden. Kolokalisierungsstudien des lysosomalen Markers DdLIMP mit Legionellen bestätigte außerdem eine Inhibierung der Phagolysosomfusion bei L. pneumophila, nicht jedoch bei der sich nicht replizierenden Spezies L. hackeliae. Die Untersuchung einer spezifischen Profilin-minus Dictyostelium-Mutante offenbarte eine erhöhte Phagozytoserate von Legionellen durch die Wirtszellen. Daraus resultierte auch eine leicht gesteigerte intrazelluläre Vermehrungsrate dieser Bakterien. Profilin ist ein Aktin-bindendes Protein und an der Regulation von Aufnahmeprozessen beteiligt. Weiterhin wurde in dieser Arbeit eine Methode zur Isolierung Bakterien-haltiger Phagosomen aus D. discoideum etabliert. Die magnetische Reinigung von Phagosomen über paramagnetische, Bakterien-konjugierte Beads erwies sich als nicht praktikabel. Die daraufhin entwickelte Anreicherung der Phagosomen über Dichtegradienten-Zentrifugation erforderte jedoch zusätzlich die Eliminierung kontaminierender Lysosomen und Mitochondrien. Die Analyse des phagosomalen Proteoms erfolgte mittels Messung von Enzymaktivitäten und Western-Blotting-Experimenten. Dabei konnten keine quantitativen Unterschiede typischer lysosomaler Marker zwischen gereiften und ungereiften Phagosomen mit lebenden bzw. toten L. pneumophila detektiert werden. Ebenso verlief der Vergleich von ungereiften LLAP 10-haltigen Phagosomen und gereiften Klebsiella-haltigen Phagosomen. Dagegen zeigte die 2D-Gelelektrophorese des phagosomalen Proteoms vier Proteine, die in Phagosomen mit toten L. pneumophila Corby stärker exprimiert waren als in Phagosomen mit lebenden Legionellen. Weiterhin wurde ein Protein detektiert, das für Phagosomen, die lebende L. pneumophila Bakterien beinhalten, spezifisch ist. Dabei könnte es sich um einen von L. pneumophila zur Replikationsvakuole rekrutierten Wirtsfaktor handeln. / Legionella pneumophila is the causative agent of Legionnaires’ disease. It is able to replicate in cells of the respiratory tract namely the alveolar macrophages. In the environment, L. pneumophila, like other Legionellae lives in fresh water habitats and replicates intracellularly in protozoa. Therefore the pathogenic species of the genus Legionella possess a dual host system. Until now, very little is known about the host specificity of phylogenetically different Legionella species. This work revealed that the amoeba Acanthamoeba castellanii can serve as a host for most of the Legionella species tested. In contrast, in Hartmannella vermiformis and Naegleria gruberi only a reduced number of different Legionella species are able to replicate intracellularly. In all three amoeba species the environmental isolates LLAP 10 and L. lytica, as well as the pathogenic L. pneumophila, showed the highest replication rate among the Legionella species tested. In the ciliate T. pyriformis, the number of replicating Legionella species and the replication rate are diminished. Therefore amoebae are more suitable than ciliates as a host for Legionella infections. A major aim of this work was to establish Dictyostelium discoideum as a new host model system. This soil amoeba is genetically well studied. Furthermore, there are several different methods for the manipulation of the genome. Therefore it is possible to examine the host-pathogen interaction from the perspective of the host. The intracellular replication of LLAP 10, L. lytica and L. pneumophila in D. discoideum has been shown by determination of CFU-values in infection assays, as well as by fluorescent and electron microscopy methods. For L. pneumophila, it could be shown with FACS-analysis that the bacteria live in a phagosome with an almost neutral pH. This corresponds to the observed results in phagosomes in human macrophages and amoebae. All other Legionella species, as well as the food bacterium Klebsiella aerogenes, and heat killed L. pneumophila, are found in an acidic vesicle. Moreover, phagolysosom fusion was inhibited by L. pneumophila as demonstrated by co-localization studies with the lysosomal marker DdLIMP. No co-localization could be shown with L. pneumophila, while non replicating Legionellae clearly indicated that DdLIMP was integrated in the phagosomal membrane. Using a specific profilin minus mutant of Dictyostelium it could be shown by FACS-analysis that the uptake of Legionellae in these mutant cells occurs with a higher phagocytosis rate. Furthermore, the intracellular replication rate of Legionella bacteria is slightly increased. Profilin is an actin binding protein which is involved in regulation uptake processes. A method for isolating bacteria containing phagosomes from Dictyostelium was also established. Because it was not possible to isolate bacteria labeled bead phagosomes magnetically, a density gradient centrifugation was used. Contaminating lysosmes were eliminated by loading these organelles with iron particles and the use of an electromagnet. Contaminating mitochondria were eliminated by “heavy labeling” the organelles with a substrate for the succinat dehydrogenase and thereby increasing the specific density. Analysis of the phagosomal proteom occurred by measuring enzyme activities and western blotting experiments. No differences in the amount of lysosomal markers could be detected between phagosomes harboring living or dead L. pneumophila and phagosomes harboring LLAP 10 or K. aerogenes, respectively. In contrast, 2D gel electrophoresis revealed four proteins expressed in a greater amount in phagosomes containing dead L. pneumophila, and one protein specific for proteins harboring living L. pneumophila. This protein could be a host factor which is recruited to the phagosome by L. pneumophila

Legionella se identificó por primera vez en 1976. Es una bacteria ampliamente distribuida en la naturaleza, siendo su nicho natural el medio acuático. Es responsable del 3-15% de las neumonías adquiridas en la comunidad y es, asimismo, causa frecuente de neumonía intrahospitalaria. En primer lugar, se han evaluado nuevas técnicas de detección de antígeno y al comparar los resultados de la técnica EIA de Bartels con el EIA de Binax, hemos observado que la sensibilidad en muestras de orina no concentrada es mayor con esta nueva técnica sin deterioro de la especificidad. En el caso de la orina concentrada, ambas técnicas muestran una elevada sensibilidad y un 100% de especificidad, ofreciendo por lo tanto una alternativa al EIA Binax cuando se realiza en orina no concentrada. En el caso de la ICT Uni-Gold LUA es también una alternativa en el diagnóstico de la legionelosis, reduciendo el tiempo si lo comparamos con las técnicas de EIA y con unos resultados comparables a la ICT de Binax. Recientemente, se ha podido evaluar una segunda versión de esta nueva ICT (Uni-Gold LUA plus) que ofrece unos valores de sensibilidad y especificidad iguales a la ICT de Binax tanto en orina no concentrada como en orina concentrada. En segundo lugar se han estandarizado técnicas de concentración. El tiempo necesario para concentrar una muestra de orina, para la posterior detección de antígeno por ultrafiltración pasiva es de 1 a 3 horas, por ese motivo evaluamos una nueva técnica de concentración por centrifugación disminuyendo el tiempo a unos 15-20 minutos. La concordancia global entre las dos técnicas de concentración fue del 100%. Este sistema permite reducir drásticamente el tiempo en el diagnóstico de la legionelosis mediante detección de antígeno.Al utilizar el EIA de Binax para cuantificar la concentración de antígeno presente en las muestras de orina de pacientes con legionelosis hemos observado que en los pacientes en que se resolvió completamente la neumonía la cantidad de antígeno presente en orina disminuyó significativamente a los 3-6 días respecto a la concentración de antígeno presente en el momento del ingreso (p<0.0001). En cambio en los pacientes con peor evolución y en aquellos que fallecerion la disminución de carga antigénica en orina no fue significativa. Los resultados de este estudio sugieren una correlación entre una mayor concentración de antígeno y una peor evolución de los pacientes. En esta tesis, también se incluye la evaluación de una técnica inmunológica de detección de antígeno en muestras ambientales para su utilización en el cribaje medioambiental. Se estudiaron muestras de agua artificiales en las que se inoculó Legionella y muestras de agua procedentes de sistemas de agua doméstica y de torres de refrigeración. En nuestro estudio, en las muestras de agua artificial el EIA de Bartels fue capaz de detectar antígeno de todos los serogrupos, aunque mostró una mayor sensibilidad para L. pneumophila serogrupo 1. El límite de detección en agua artificial para el serogrupo 1 fue de 780 ufc/ml en el agua original antes de la filtración. Dado que los brotes de legionelosis suelen ir vinculados a una amplificación de los niveles de Legionella en los sistemas de agua y que durante un brote son necesarias una rápida identificación y descontaminación del sistema de agua colonizado, la detección de antígeno mediante EIA podría ser útil como un método rápido de cribado para analizar un alto número de muestras.Finalmente, la tesis se completa con la evaluación de técnicas de secuenciación para la identificación a nivel de especie del género Legionella y de tipaje molecular intraespecífico. El objetivo del estudio fue optimizar la identificación de cepas de Legionella mediante la secuenciación del gen mip. Los resultados obtenidos muestran que la identificación de Legionella spp. mediante la secuenciación de este gen es una técnica sólida, y que la mayoría de los laboratorios son capaces de reproducir y de dar un resultado correcto. Actualmente, la necesidad de disponer de métodos de caracterización molecular que ofrezcan resultados rápidos y reproducibles, con la posibilidad de ser compartidos en tiempo real por diferentes laboratorios, ha llevado al desarrollo de métodos de secuenciación de genes basados en técnicas de MLST y ha sido empleada para la tipificación molecular de L. pneumophila serogrupo 1. Los resultados obtenidos con el estudio de seis genes, flaA, pilE, asd, mip, mompS y proA, son muy prometedores. / Legionella was first identified in 1976. This bacterium's natural environment is the aquatic means, where it is widely extended. It is responsible for 3 to 15% of in the community-acquired pneumonia cases and a frequent cause of in-hospital developed pneumonia. Firstly, new antigen detection techniques have been evaluated. A comparison between the results of the Bartels EIA technique and the Binax EIA technique has resulted in the new technique showing a higher sensitivity in non-concentrated urine specimens, without any specificity deterioration. As to what regards concentrated urine specimens, they show a high degree of sensitivity and 100% specificity with both techniques; therefore the Bartels EIA technique may well be a good alternative to the Binax EIA when testing non-concentrated urine specimens. Regarding the ICT Uni-Gold LUA, has also proven to be a good alternative in diagnosing legionellosis as it shows to be time-saving if compared to the EIA techniques; the results obtained are also comparable to those obtained with the Binax ICT. A second version of this new ICT (Uni-Gold LUA plus) has recently been tested and it shows sensitivity and specificity values equal to those obtained with the Binax ICT in concentrated as well as in non-concentrated urine specimens. Secondly, concentration techniques have been standardized. The time necessary to concentrate a urine specimen in order to detect the antigen by using passive ultrafiltration is 1 to 3 hours. A new concentration technique using centrifugation reduces this time to 15-20 minutes. There was 100% global match between both concentration techniques. Therefore this technique makes it possible to drastically reduce the time needed to diagnose legionellosis through antigen detection. The use of Binax EIA in order to quantify the antigen concentration present in urine specimens from patients suffering from legionellosis has shown that in patients whose pneumonia pathology was totally resolved the antigen levels present in their urine were significantly reduced after 3-6 days if compared to the antigen levels measured at the admission (p<0.0001). However, those patients experiencing a worsening of their condition and those who eventually died presented a non-significant lowering of the antigenic levels. The results of this essay suggest a correlation between higher antigen concentration levels and a negative development of the pneumonia pathology.This study also includes the evaluation of an immunologic technique for detection of antigens in environmental samples in order to use them in environmental sieve. Artificial water samples where Legionella was inoculated were studied, as well as water samples coming from domestic water systems and from refrigeration towers. The Bartels EIA used in the study allowed to detect the antigen of all serogroups although it showed a greater sensitivity towards L. pneumophila, serogroup 1. The detection limit for serogroup 1 in artificial water samples was a level of 780 ufc/ml in the original sample before filtration. Due to the fact that the appearance of legionellosis is usually connected to an increase in the levels of Legionella in the water systems and due to the need to quickly identify and decontaminate the colonized water system, the identification of antigen levels through EIA could be a quick sieving method in order to analyse a high number of samples. The study is finalized by evaluating sequencing techniques that will allow the identification of the Legionella gender at species level as well as its intraspecific molecular tipification. The objective of this investigation is to optimize the identification of Legionella strains through sequencing the mip gene. The results obtained show that identifying Legionella spp. through sequencing its gene is a solid technique that the majority of laboratories can use and that provides correct scores. At present, the need to have molecular characterization methods that offer quick and easy to reproduce results that can be shared in real time by different laboratories has resulted in the development of gene sequencing methods based on MLST techniques which have been used to carry out a molecular tipification of the L. pneumophila, serogroup 1. The results obtained after studying six genes, flaA, pile, asd, mip, mompS and proA are very encouraging.

Reproduction de : Thèse de doctorat : Microbiologie de l'eau : Poitiers : 2008. / Titre provenant de l'écran-titre. Bibliogr. 110 réf.

Legionella pneumophila, the causative agent of Legionnaires’ disease (LD), is an intracellular pathogen of freshwater protozoa that can also persist in the environment as a free-living bacterium. L. pneumophila has many morphological forms that fit within a developmental cycle. In water, L. pneumophila enters into a viable but non-culturable (VBNC) state that is largely uncharacterized. VBNC cells were produced from two developmental L. pneumophila forms, stationary phase forms (SPFs) and mature infectious forms (MIFs) by suspension in double deionized (dd) or tap-water at 45°C. Electron microscopy results showed that VBNC cells have a unique morphology and that in tap water they lose their poly 3-hydroxybutyrate inclusion bodies. Both SPFs and MIFs lost culturability faster in dd- than in tap water, and addition of salts to dd-water prolonged L. pneumophila culturability and enhanced viability. However, MIFs retained higher viability in dd- and tap water (85% and 51%, respectively) than SPFs (5% and 20%, respectively) as determined by the BacLight vital stain. Only ~1 VBNC cell out of 105 of those produced from SPFs in tap water regained culturability via infection of Acanthamoeba. All VBNC cells, except for those produced from SPFs in dd-water, resisted both digestion inside Tetrahymena spp. and detergent-mediated lysis. SDS-PAGE analysis and shotgun proteomics revealed a number of VBNC cell specific proteins; one of these was 3-hydroxybutyrate dehydrogenase (BdhA), which is involved in the metabolism of poly 3-hydroxybutyrate inclusion bodies. A bdhA mutant showed an early loss of culturability and a dramatic decrease in viability as compared to the parent strain, and complementing the mutant with a functional bdhA gene restored the parent's strain phenotypes. In conclusion, VBNC L. pneumophila has a distinct morphology and physiology that varies according to the developmental stage and the environmental conditions used to produce such VBNC cells. VBNC cells have a different protein profile and morphology than the culturable cells, suggesting that this state constitutes a distinct differentiated form within the developmental cycle of L. pneumophila. BdhA seems to influence L. pneumophila survival and hence VBNC cell formation. Collectively, the results from this study provide a better understanding of L. pneumophila VBNC form and the factors influencing its formation.

Zugl.: Berlin, Freie Universiẗat, Diss., 2008.

Thesis (Ph. D.)--Drexel University, 2005. / Includes abstract and vita. Includes bibliographical references (leaves 148-164).

Würzburg, Univ., Diss., 2005. / Erscheinungsjahr an der Haupttitelstelle: 2004