Examensarbete i biologi, naturvetenskapliga fakulteten, Lunds universitet
Hur spårar man bakterier i inflammerade leder?
Kristina Andersson
Många människor får höft- och knäledsproteser inopererade, för att ersätta egna utslitna leder.
I sällsynta fall blir den opererade leden inflammerad. Inflammationen kan antingen vara
orsakad av en bakterieinfektion, eller av fel i protesen, t ex att en liten del har lossnat och nu
irriterar omgivande vävnad. För att veta hur man ska behandla patienten är det viktigt att man
så tidigt som möjligt kan ställa rätt diagnos. Odling av bakterier från patientprover utgör idag
standardmetoden för att upptäcka bakterie-infektioner. Det är en tidsödande process och ofta
misslyckas man också med att hitta bakterieinfektioner med denna standardmetod. Därför
arbetar forskare med att utveckla metoder grundat på molekylärbiologi för att snabbt och
effektivt kunna diagnostisera infektionerna.
I detta projekt undersökte jag om den molekylärbiologiska metoden PCR (polymeraskedjereaktion) kan vara lämplig för att diagnostisera bakterieinfektioner i inflammerade
protesleder. Med denna metod försöker man inte hitta själva bakterierna, utan deras DNA i
patientproverna. Om det finns bakteriellt DNA i provet har man påvisat en bakterieinfektion.
Själva processen för PCR är att många kopior görs av utvalda delar av målorganismens (i det
här fallet bakteriernas) DNA. Efter PCR har man tusentals kopior av DNA:t, och då kan man
spåra dessa med olika detektionsmetoder. Man kan välja att kopiera en del i DNA:t som är
likadan i alla bakterier, men man kan också kopiera delar från bakterie-DNA:t som är
specifika för just en bakterieart. Det var framförallt denna sistnämnda, artspecifika PCR som
jag testade för att identifiera infektioner av Staphylococcus epidermidis och
Propionibacterium acnes direkt i ledvätske- och ledvävnadsprover.
Biologiska prover som ledvätska och ledvävnad är inte oproblematiska att tillämpa PCR på,
eftersom de innehåller organiska komponenter som kan hämma kopieringen av DNA-delarna.
För att undvika dessa komponenters hämmande effekt kan proverna behandlas på olika sätt
före PCR. Jag testade tre olika förbehandlingar för att se vilken som minskade de hämmande
komponenternas effekt mest effektivt. Jag fann att förbehandling med ett kit för DNAextraktion var det som mest effektivt hindrade de hämmande komponenternas verkan på
PCR-kopieringen.
Många infektioner med P. acnes upptäcktes, medan S. epidermidis-infektioner var svårare att
hitta. Detta berodde till stor del på att artspecifik PCR för S. epidermidis var mycket mindre
känslig än artspecifik PCR för P. acnes. Min slutsats var att artspecifik PCR kan komma att
bli ett användbart redskap vid diagnos av infekterade protesleder, men mycket arbete måste
läggas på att få tillräckligt känsliga PCR-tester. Eftersom det visade sig att infektionerna ofta
var orsakade av flera olika bakteriearter, måste man också utforma PCR-testerna så att flera
arter kan upptäckas i samma PCR-test.
Swedish official title: Artspecifik PCR för att detektera och identifiera Staphylococcus
epidermidis och Propionibacterium acnes i kliniska synoviala prover.
Swedish credits: 20p
E-mail address of first author: [email protected]
Supervisor: Åsa Ljungh , Medicinsk Mikrobiologi
Submission date/time: 2002-03-18
Examensarbete i biologi, naturvetenskapliga fakulteten, Lunds universitet
Species Specific PCR for Detection and Identification of
Staphylococcus epidermidis and Propionibacterium acnes in clinical
synovial samples.
Kristina Andersson
Biology, Microbiology
Autumn 2001
Abstract in English
The use of molecular biology methodology to diagnose prosthetic joint infection are under
development. The aim of this study was to determine if application of the polymerase chain
reaction (PCR) with species specific primers is a successful method to detect and identify
Staphylococcus epidermidis and Propionibacterium acnes in clinical synovial samples.
Fourty-two synovial fluid and synovial tissue samples were collected from 16 patients having
a revision arthroplasty. Prior to PCR the synovial samples were processed with different prePCR-treatments to compare the effectiveness of PCR inhibitor removal by these processing
techniques. Universal primers of the 16S rRNA gene were used as an initial screening to
identify bacterial infection. Positive specimens were further analysed with species specific
primers for S. epidermidis and P. acnes.
The commersially available QIAamp DNA MiniKit proved to be the most efficient pre-PCRtreatment. Bacterial infection was detected in 35 of the 42 samples. When performing PCR
with species specific primers 34 samples were tested positive for P. acnes, whereas only 3
were positive for S. epidermidis. If improvements are made to optimise the sensitivity and
specificity of the PCR assays, PCR with species specific primers could serve as a rapid tool
for diagnosis of prosthetic joint infections. Possible contamination and polymicrobial
infections must be considered when developing this kind of diagnostic assay.
