Culture-independent characterisation of microbial biofilm communities occluding biliary stents
Biliary stents introduced into the human body are prone to colonisation by microorganisms, followed by biofilm formation and obstruction of the bile duct. In this study, 133 biofilms from biliary stents were analysed for microbial community composition using culture-independent methods. Single-Strand-Conformation Polymorphism (SSCP) fingerprinting was used to analyse biofilm communities originating from different patients and hospitals. Overall, 62 bacterial phylotypes which cover 6 different bacterial phyla and represent a much broader diversity than those previously observed in culture-dependent studies were identified. The two most abundant phylotypes were Veillonella sp. and Bifidobacterium sp., other abundant microorganisms were Streptococci, Enterococci, Fusobacteria, Enterobacteriaceae, Lactobacilli and Bacteroides species. In total, microorganisms similar to those constituting the duodenal microbiota were observed. While influences on microbial composition due to hospital effects were minor and only substantiated by differences in the prevalence of Bifidobacteria, and differences in microbial community structure along the length of the stents were only visible by a higher prevalence of Lactobacilli at the stent end distal to the liver, a strong host-dependency was observed. This high variance and the significant similarity with human upper intestinal tract microbiota indicate a seemingly random colonisation of biliary stents depending on the prevailing duodenal microbiota at the time of stent placement. Furthermore, an increased similarity between stent communities from the same patient, particularly when stents were implanted simultaneously was evident. Community composition was dependent upon specific interactions between microorganisms resulting in a significant level of coaggregation by Veillonella and Streptococcus, and also shaped by environmental conditions.
In den menschlichen Körper eingesetzte Gallengangstents sind anfällig für die Besiedelung durch Mikroorganismen, Biofilmbildung und eine resultierende Blockierung des Gallengangs. In dieser Arbeit wurden 133 Biofilme aus Gallengangstents von verschiedenen Patienten und Krankenhäusern auf die Zusammensetzung der mikrobiellen Gemeinschaft mit der kulturunabhängigen Methode Single-Strand-Conformation Polymorphism (SSCP) Fingerprinting untersucht. Insgesamt wurden 62 bakterielle Phylotypen aus 6 verschiedenen Phyla identifiziert. Diese Diversität ist weitaus höher als die bisher in kulturabhängigen Studien beobachtete. Die zwei häufigsten Phylotypen waren Veillonella sp. und Bifidobacterium sp., andere häufig detektierte Mikroorganismen waren Streptokokken, Enterokokken, Fusobakterien, Enterobacteriaceae, Lactobazillen und Bacteroides Spezies. Insgesamt wurden Mikroorganismen nachgewiesen, die der Zusammensetzung der duodenalen Mikrobiota ähneln. Der Einfluss der Krankenhäuser auf die mikrobielle Zusammensetzung war gering und zeigte sich nur in Unterschieden in der Häufigkeit von Bifidobakterien. Unterschiede der mikrobiellen Gemeinschaften entlang der Länge der Stents bestanden nur in einer höheren Häufigkeit von Lactobazillen am distalen Leberende. Jedoch wurde eine starke Abhängigkeit der Zusammensetzung vom Wirt beobachtet. Die hohe Varianz und die signifikante Ähnlichkeit mit der Mikrobiota des menschlichen oberen Gastrointestinaltraktes deuten auf eine anscheinend zufällige Besiedlung der Gallengangstents hin, die von der vorherrschenden Mikrobiota des Duodenums zum Zeitpunkt der Stentlegung abhängt. In Einklang damit wurde eine erhöhte Ähnlichkeit zwischen mikrobiellen Gemeinschaften desselben Patienten beobachtet. Die Zusammensetzung der Gemeinschaften war sowohl von spezifischen Wechselwirkungen zwischen Mikroorganismen (signifikant erhöhtes Niveau der Koaggregation von Veillonella und Streptococcus), als auch von den vorherrschenden Umweltbedingungen abhängig.
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