Angelika Fruth

Biodiversität der O- und H-Antigene von Escherichia coli: serologische und molekulare Identifizierung

Dissertation zur Erlangung des akademischen Grades doctor rerum naturalium (Dr. rer. nat.) vorgelegt an der Mathematisch-Naturwissenschaftlich-Technischen Fakultät der Martin-Luther-Universität Halle-Wittenberg
verteidigt am 13.10.2005

Abstract
Mit Hilfe eines "Mikrotiter-Agglutionationsassay" und eigen hergestellter Testseren, sowie der Einhaltung optimaler Kulturbedingungen für die Bildung der O- und H-Antigene von E. coli wurde eine Standard Operation Procedure (SOP) erstellt und an 235 Referenzstämmen für die Serotypie dieser Antigene der WHO-Zentrale für Klebsiella und E. coli, Kopenhagen, DK, sowie 4431 E. coli -Isolaten der Stammsammlung des Nationalen Referenzzentrum für Salmonellen und andere bakterielle Enteritiserreger, Robert Koch-Institut, Bereich Wernigerode, D, erprobt.
Diese SOP wurde als wissenschaftlich gesichert in der Routinediagnostik des NRZ, sowie in Ringversuchen (EQA) erfolgreich eingeführt. Die Ergebnisse der standardisierten Serotypie wurden mit molekularen Techniken überprüft. Dazu kam die Analyse der LPS-Muster für die Bestimmung der O-Antigene und der fliC-PCR-RFLP für die H-Antigene zur Anwendung. Es konnte mit der molekularen Erfassung der LPS- und der fliC-Polymorphismen bestätigt werden, dass die Serotypie sichere und reproduzierbare Ergebnisse liefert. Daher bleibt die Serotypie als "Gold-Standard" der epidemiologischen Subdifferenzierung sozusagen als Klassenmerkmal von E. coli bestehen und nimmt einen ähnlichen Rang ein wie die Serotypie von Salmonella enterica.
Mit Hilfe der angwendeten molekularen Techniken konnten darüber hinaus neue O- und H-Antigene charakterisiert und beschrieben werden. Durch Herstellung von entsprechenden Testseren ließen sich diese neuen Serotypen serologisch bestätigen.

By means of a "microtiter agglutination assay" and the application of a panel of own produced antisera which are specific for the detection of the E. coli antigens of O1- O181 and H1- H56, respectively, an standard operation procedure (SOP) for serotyping of strains of this species was established. Serotyping results achieved with this SOP at 235 reference strains of the strain collection for serotyping at the WHO Centre for Klebsiella and E. coli, Copenhagen, DK, and 4431 strains of E. coli from clinical specimens of the strain collection of the NRC for Salmonella and other enterics, Robert Koch Institute, Germany. These results were compared with the respective molecular data. These data were achieved with the LPS pattern analysis for O antigens and fliC-PCR-RFLP for the H antigens. The observations allow the conclusion that the phenotypical serotyping results are in good agreement with the molecular data. Therefore, serotyping remains the "Golden Standard" for subtyping of E. coli strains for epidemiological purposes and can be applied diagnostically similar to serotyping of Salmonella enterica, as a quasi taxonomic property. Moreover, by means of LPS pattern analysis and fliC-PCR-RFLPs new serotypes have been identified. By application of respective antisera they were confirmed as new serotypes.

Keywords:
E. coli Serotypie, O-Antigen, H-Antigen, LPS-Muster-Analyse, fliC-CR-RFLP

E. coli serotyping, O-antigen, H-antigen, LPS pattern analysis, fliC-PCR-RFLP

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Inhaltsverzeichnis
Titelblatt, Zusammenfassung, Summary, Inhalts-, Tabellen-, Abbildungsverzeichnis, Verzeichnis des Anhangs, Abkürzungen (3, I-XIV)
1. Einleitung (1-9)
2. Problemstellung (10)
3. Material und Methoden (11-29)
4. Ergebnisse (30-88)
5. Diskussion (89-106)
6. Schlußfolgerungen (107-108)
7. Literatur (109-117)
Anhang (1-54)