Karolin Leitenberger

• Die invasive Meningokokkenerkrankung stellt weltweit mit einer Letalität von 5-10% trotz antibiotischer Therapie eine Herausforderung dar. Ein spezifisches Virulenzgen, welches die Schwere der Meningokokkenerkrankung bestimmt, konnte bisher nicht definiert werden. Vorangegangene Studien zeigen eine Korrelation der Letalität mit der Bakterienlast, Unterschiede bezüglich der Letalität je nach Serogruppe, eine erhöhte Letalität bei Infektionen mit sogenannten hyperletalen Feintypen (bisher nicht veröffentlichte Daten des NRZMHi) sowie einenDie invasive Meningokokkenerkrankung stellt weltweit mit einer Letalität von 5-10% trotz antibiotischer Therapie eine Herausforderung dar. Ein spezifisches Virulenzgen, welches die Schwere der Meningokokkenerkrankung bestimmt, konnte bisher nicht definiert werden. Vorangegangene Studien zeigen eine Korrelation der Letalität mit der Bakterienlast, Unterschiede bezüglich der Letalität je nach Serogruppe, eine erhöhte Letalität bei Infektionen mit sogenannten hyperletalen Feintypen (bisher nicht veröffentlichte Daten des NRZMHi) sowie einen Unterschied in der maximal in Flüssigkultur erreichten Konzentration der Bakterien zwischen invasiven Stämmen und Trägerstämmen. In dieser Arbeit wurden mögliche Gründe für die Hyperletalität bestimmter Meningokokkentypen experimentell untersucht. Insbesondere wird die Frage analysiert, ob die hyperletalen Meningokokkentypen mit einer höheren bakteriellen Last im Blut assoziiert sind und ob sie andere Wachstumscharakteristiken im Vergleich zu ihren Kontrollstämmen in vitro zeigen. Hierzu erfolgte mittels quantitativer Echtzeit-Polymerase-Kettenreaktion die Bestimmung der bakteriellen Last in 62 Blutproben von Patienten mit bestätigter invasiver Meningokokkenerkrankung über den Nachweis des ctrA-Gens. Darunter waren elf Proben des hyperletalen Feintyps B:P1.7-2,4:F1-5 und fünf Proben des hyperletalen Feintyps C:P1.5,2:F3-3. Die Wachstumsversuche wurden mit 30 zufällig gewählten Stämmen der hyperletalen Feintypen B:P1.7-2,4:F1-5, C:P1.5-1,10-8:F3-6 und C:P1.5,2:F3-3 mit ihren jeweiligen nach Alter und Geschlecht abgeglichenen nicht zu der Gruppe der hyperletalen Feintypen gehörenden Kontrollstämmen in dem Medium PPM+ durchgeführt. Die Wachstumsgeschwindigkeit μ sowie die Kapazität A (maximale Konzentrationszunahme als Logarithmus der gemessenen OD im Verhältnis zur Ausgangsdichte ODT0) wurden durch nicht-lineare Regression anhand der modifizierten Gompertz-Funktion ermittelt. Die Messung der optischen Dichte erfolgte alle 30 Minuten über 16 Stunden bei 620nm durch das Gerät TECAN Infinite 200 Pro (Tecan Group Ltd., Männedorf / Schweiz). Die Methode wurde anhand einer publizierten Studie zwischen Trägerstämmen und invasiven Stämmen (Schoen et al., 2014) validiert und bestätigte einen marginalen Unterschied in der optischen Dichte (p=0,057, Wilcoxon-Test) zwischen den Gruppen. Es zeigte sich kein Unterschied in der Wachstumsgeschwindigkeit. Aus den Ergebnissen dieser Arbeit können drei wesentliche Schlussfolgerungen gezogen werden: 1.) Die Bakterienlast in dieser Stichprobe ist, entgegen der Literatur, nicht abhängig von der Serogruppe und dem Feintyp, jedoch von der Krankheitsmanifestation. 2.) Die Kapazität A ist in der Gruppe der „hyperletalen“ Typen im Vergleich zu den Kontrollstämmen möglicherweise höher. 3.) Größere Stichproben (Nativmaterial, Stämme) sind erforderlich, um die Beobachtungen dieser Studie zu bestätigen.…
• The invasive meningococcal disease still has a case fatality rate of 5 to 10 percent despite antibiotic treatment. A specific virulence gene, which determines disease severity could not be determined so far. Earlier studies have shown a correlation between lethality and bacterial load, differences in lethality between serogroups, a disproportionately high lethality of infections with distinct meningococcal finetypes (data not yet published by the NRZMHi) as well as a difference in the maximum concentration of bacteria in fluid culture betweenThe invasive meningococcal disease still has a case fatality rate of 5 to 10 percent despite antibiotic treatment. A specific virulence gene, which determines disease severity could not be determined so far. Earlier studies have shown a correlation between lethality and bacterial load, differences in lethality between serogroups, a disproportionately high lethality of infections with distinct meningococcal finetypes (data not yet published by the NRZMHi) as well as a difference in the maximum concentration of bacteria in fluid culture between invasive and carrier strains. This dissertation analyses possible causes for the higher fatality rate of certain meningococcal finetypes. It tries to answer the question whether the so called highly lethal meningococcal finetypes are associated with a higher bacterial load in blood and whether they show different growth characteristics in comparison to their control strains in vitro. Bacterial loads in 62 blood samples from patients with confirmed invasive meningococcal disease were measured by real-time polymerase chain reaction targeting the ctrA gene. The samples contained eleven samples of the highly lethal meningococcal finetype B:P1.7-2,4:F1-5 and five samples of the highly lethal meningococcal finetype C:P1.5,2:F3-3. Growth characteristics of 30 randomly selected strains pertaining to the highly lethal finetypes B:P1.7-2,4:F1-5, C:P1.5-1,10-8:F3-6 and C:P1.5,2:F3-3 were compared to strains from age- and sex- matched controls in proteose-peptone-medium (PPM+). Growth rates (μ) and maximum densities (A) were estimated by non-linear regression on the basis of the modified Gompertz function. Optical density at 620nm was measured every 30 minutes over 16 hours using a heatable plate reader (Tecan, Maennedorf, Switzerland). The method was validated on a published sample of invasive and carrier strains (Schoen et al., 2014) confirming marginally significant differences in maximal densities (p=0,057, Wilcoxon test), yet not growth rates, between groups. In summary we conclude: 1. The bacterial load in this sampling is not dependent on serogroup and finetype, but on the clinical picture. This finding contrasts the current literature. 2. The maximum density A is possibly higher in the group of highly lethal finetypes in comparison to the control strains. 3. Larger samples of both patient material and bacterial strains are required to confirm the observations of this study.…