I vibrioni sono batteri Gram negativi, considerati da molti microbiologi la frazione coltivabile più abbondante presente nel mare. Sono indigeni delle acque costiere, dove possono trovarsi in forma libera o adesi a diversi substrati biotici e abiotici tra cui, in particolare, l’esoscheletro chitinoso degli organismi planctonici, che rappresentano una delle principali riserve ambientali di questi batteri. I vibrioni comprendono specie patogene per l’uomo, tra le quali le più importanti sono Vibrio cholerae, Vibrio parahaemolyticus e Vibrio vulnificus. L’aumento della temperatura superficiale dell’acqua di mare (SST), uno degli effetti più evidenti del cambiamento climatico, sembra coinvolto sia nell’espansione geografica dei vibrioni che nell’aumento delle malattie ad essi associate. Ad esempio, è stato osservato un aumento dell’incidenza dei casi di colera sia in Asia che in Sud America associato all’arrivo della corrente calda di El Niño, così pure alcune anomalie climatiche sono risultate implicate nell’espansione geografica e stagionale delle malattie associate al consumo di prodotti ittici contaminati da V. parahaemolyticus e V. vulnificus. Inoltre, negli ultimi anni, in Nord Europa, è stato registrato un inaspettato aumento di casi di bagnanti che hanno contratto infezioni sostenute da vibrioni. Nonostante siano stati condotti numerosi studi sugli effetti a lungo termine del riscaldamento delle acque sulle popolazioni eucariotiche, non esistono dati sperimentali sulla risposta dei procarioti marini all’innalzamento della SST. Questa lacuna è dovuta almeno in parte alla mancanza di dati storici su scala globale. Infatti, i dati ad oggi disponibili sono stati raccolti su scala stagionale e basati su singoli punti di campionamento. Scopo di questo lavoro è colmare tale lacuna mediante un’analisi molecolare su campioni di plancton fissati in formalina raccolti dal “Continuous Plankton Recorder” (CPR) nel Mar del Nord durante gli ultimi 50 anni. Il CPR rappresenta il più ampio programma di monitoraggio marino al mondo, attuato da oltre 70 anni da “SAHFOS”(UK). Lo strumento CPR, ancorato a navi mercantili, viene trainato ad una profondità di ~10 m. Durante tutta la rotta, filtra acqua di mare attraverso un filtro di seta con porosità di 270 μm. Il plancton viene trattenuto dal filtro che, coperto con un secondo filtro, viene arrotolato in una vasca contenente formalina. Poiché lo zooplancton rappresenta una delle più ampie riserve ambientali di vibrioni, il sistema CPR fornisce la possibilità di condurre uno studio retrospettivo sulla presenza e abbondanza dei vibrioni in ambiente acquatico. Il DNA è stato estratto da un set di 55 campioni di CPR provenienti da due diverse aree del Mar del Nord: foce del Reno e foce dell’Humber. Tutti i campioni sono stati raccolti nel mese di Agosto, tra il 1961 e il 2005. Dopo aver valutato la quantità e la qualità del DNA estratto, questo è stato utilizzato per determinare la presenza e l’abbondanza dei vibrioni mediante Real Time PCR. La quantificazione è stata espressa come Vibrio Abundance Index (VAI). Il VAI è stato definito come il rapporto tra il numero di Vibrio spp. e di batteri totali, entrambi quantificati mediante Real Time PCR, utilizzando primers rispettivamente genere specifici e universali. Entrambe le coppie di primers utilizzate generano ampliconi di piccole dimensioni (circa 100 pb) favorendo l’amplificazione e riducendo l’errore dovuto all’età del campione e alla formalina. I valori di abbondanza dei vibrioni così ottenuti sono stati messi in relazione alle variazioni della SST registrate durante lo stesso arco di tempo nei due siti studiati. Dall’analisi dei risultati emerge un aumento dell’ abbondanza relativa dei vibrioni correlato positivamente e in maniera statisticamente significativa con la temperatura superficiale dell’acqua di mare nelle serie temporali dei campioni del Reno ma non in quelle dell’Humber. Le differenze osservate tra i due siti potrebbero essere dovute alle diverse SST estive che raggiungono valori più elevati nel Reno rispetto all’Humber. L’aumento della concentrazione dei vibrioni registrato alla foce del Reno, coincide con una documentata serie di cambiamenti che hanno interessato tutti i livelli trofici, dal fitoplancton ai pesci, avvenuti alla fine degli anni ’80 nel Mar del Nord, e che hanno portato ad un riscaldamento dell’acqua di mare. Per studiare i cambiamenti avvenuti all’interno della comunità microbica associata ai campioni di CPR durante gli ultimi 40 anni, è stata applicata un’ analisi di pyrosequencing su 5 campioni selezionati provenienti dalla foce del Reno (1961, 1972, 1976, 1998 e 2004). I risultati hanno mostrato come la frazione dei vibrioni associata agli organismi planctonici, incluso il patogeno umano V. cholerae, sia non solo aumentata in abbondanza ma anche in prevalenza rispetto alla comunità microbica marina dal 1961 al 2004 nell’area meridionale del Mare del Nord. Questi dati suggeriscono che l’ aumento dei batteri appartenenti al genere Vibrio (sia patogeni che non patogeni) all’interno della comunità microbica marina associata al plancton in risposta al cambiamento climatico sia un evento che può interessare anche altre aree nel mondo. Mediante uno studio in situ di 8 mesi condotto nella laguna di Goro (Ferrara, Italia), l’influenza della temperatura sull’abbondanza dei vibrioni in ambiente acquatico è stata confermata a livello stagionale. I risultati ottenuti hanno mostrato come i vibrioni, sia in forma libera che adesi al plankton, raggiungano le più alte concentrazioni nei mesi estivi. Il ruolo della temperatura sull’ecologia dei vibrioni patogeni è stato anche confermato mediante saggi volti a valutare gli effetti di questa variabiabile sull’adesione di V. cholerae agli organismi planctonici. I risultati hanno mostrato come l’efficienza di adesione di V. cholerae El Tor al copepode T. fulvus aumenti all’aumentare della temperatura di incubazione, con un massimo registrato a 25°C. Inoltre, per determinare se il gene che codifica per la GbpA (N-acetylglucosamine binding protein A), una delle principali adesine di V. cholerae coinvolte nell’interazione con gli organismi planctonici, sia responsabile almeno in parte dell’ aumento termo-dipendente dell’efficienza di adesione, è stato valutato il livello di espressione del gene gbpA a diverse temperature. Dai risultati si evidenzia una aumento dell’ espressione della GbpA all’aumentare della temperatura, con la massima espressione registrata a 25°C. In conclusione, con il presente lavoro è stato dimostrato: i) che i campioni formalinizzati del CPR possono essere utilizzati per lo studio della diversità microbica fornendo la possibilità di condurre studi retrospettivi sull’ecologia delle comunità microbiche marine; ii) che durante le ultime quattro decadi si è verificato un grosso cambiamento a livello della comunità microbica associata al plankton nel sud del Mar del Nord in seguito all’aumento della SST; iii) che la temperatura ha un ruolo fondamentale sulla persistenza dei vibrioni in ambiente acquatico, promuovendo la colonizzazione delle superfici planctoniche; iv) che l’aumento della prevalenza dei batteri appartenenti al genere Vibrio, incluse le specie patogene, all’interno della comunità microbica associata al plancton, è un evento che può essere presente anche in altre aree come risposta al cambiamento climatico. Lo studio sui vibrioni in ambiente acquatico e sui meccanismi che ne regolano la diffusione e trasmissione all’uomo sono di grande importanza per capire e conoscere l’epidemiologia del colera e di altre malattie associate ad essi associate. La conoscenza di tali meccanismi rappresenta il punto di partenza per lo sviluppo di aggiornate misure di controllo basate su modelli predittivi.

Vibrios are Gram negative marine bacteria and are still regarded by most marine microbiologists as the dominant culturable bacteria in the ocean. They can live in association with different biotic and abiotic substrates, in particular with chitinous plankton, which is considered one of the most abundant reservoir of these bacteria in the environment. Vibrio genus includes important human pathogens such as Vibrio cholerae, Vibrio parahaemolyticus and Vibrio vulnificus. There is substantial evidence that Vibrio-associated diseases are increasing worldwide with climate warming. Increased Sea Surface Temperature (SST) linked to El Niño events have been shown to pre-date increases in cholera incidence in both Asia and South America. Similarly, climate anomalies have been implicated in the expansion of the geographical and seasonal range of seafood-borne illnesses caused by V. parahaemolyticus and V. vulnificus. Moreover, in recent years, an unexpected increase in the number of bathing infections associated with warm water Vibrio species has been reported in Northern Europe countries. Although much evidence has been accumulated on the long-term effects of ocean warming on eukaryotic populations, no experimental information exists for the effects this may have on marine prokaryotic abundance and diversity. An explanation for this gap is the lack of historical data at a global scale, being most available data collected on a seasonal scale and based on point samplings. The present work was designed to overcome this gap by applying a molecular analysis to formalin-fixed Continuous Plankton Recorder (CPR) samples, collected in the North Sea during the last 50 years. CPR is the longest running marine biological monitoring program in the world, operated by SAHFOS (UK) since 1954. CPR device is towed, at a depth of ~10 m, from ships during their normal sailings. Water passes through the CPR, and plankton is filtered onto a moving band of silk (270 µm mesh size), covered by a second silk and spooled into a storage tank containing formalin. On the basis of the well established association between vibrios and plankton organisms, it is expected that CPR system significantly captures a major fraction of these bacteria providing a unique opportunity to carry out retrospective studies on Vibrio population dynamics. A set of 55 samples collected by the CPR survey in the North Sea from off the Rhine and Humber estuaries between 1961 and 2005 was analyzed. All the samples were collected in the month of August. DNA was extracted from each CPR samples, quantified and confirmed feasible for molecular analysis. Vibrios presence and relative abundance on CPR samples was assessed by applying a real-time PCR approach. The results were expressed as Vibrio Abundance Index (VAI) that was arbitrarily defined as the ratio of Vibrio spp. cells to the total number of bacterial cells assessed by real-time PCR using genus-specific and universal primers, respectively. Both the used couples of primers generate small and similar size amplicons (about 100 bp), allowing amplification to take place and avoiding age/formalin induced bias by assuming that DNA damage over time was the same for both amplified fragments. By plotting on a graph the obtained Vibrio abundance values with the SST data registered during the same period of time for each North Sea site under study, it was shown a long-term increase in relative Vibrio abundance coupled to a positive and statistically significant correlation with SST off the Rhine Estuary but not off the Humber Estuary during the past 44 years. Such different correlation results for the two areas may be related to the generally higher summer SST values recorded in the Rhine compared to the Humber area. The registered Vibrio abundance increase off the Rhine Estuary matches with the documented ecological regime shift occurred in the North Sea ecosystem in the late 1980s that affected all trophic levels, from phytoplankton to fish and that led to a warming of seawater in the southern North Sea. In order to study changes within microbial community associated to CPR samples over four decades, a pyrosequencing analyses was applied on five selected CPR samples collected off the Rhine Estuary in 1961, 1972, 1976, 1998 and 2004. The results provided evidence that bacteria belonging to the genus Vibrio, including V. cholerae, not only increased in relative abundance over the last half century in the southern North Sea, but also became dominant within the plankton-associated bacterial community of coastal marine waters. Based on this evidence, the increasing dominance of both harmless and pathogenic Vibrio spp. among the plankton - associated bacterial community of coastal marine water could be a likely event also in other areas around the world as a response to climate change. The role of temperature as a major environmental variable driving Vibrio spp. abundance has been confirmed at a local and seasonal scale. An in situ analysis, conducted during an 8 months cycle in the Goro Lagoon (Ferrara, Italy), showed that both free-living and plankton attached vibrios reached the highest concentrations during the warmest months. The role of temperature on the ecology of human pathogenic vibrios was further confirmed by another set of experiments intended to study in vitro temperature effects on V. cholerae adhesion to different plankton organisms. It was shown that the efficiency of colonization of the copepod T. fulvus by V. cholerae El Tor increases at increasing incubation temperatures, with a maximum efficiency registered at 25°C. Another set of experiments was conducted in order to study if the observed temperature-dependent V. cholerae increase in interactions with plankton was due, at least in part, to an increase in the expression of the GbpA ligand, the main adhesin involved in V. cholerae interactions with plankton organisms by specifically binding N-acetyl glucosamine. GbpA gene expression level was evaluated relative to the expression of the endogenous control gene gyrA. The results showed that GbpA expression increases at increasing temperature values (from 15°C to 25°C). In conclusion, the presented findings have shown that: i) formalin preserved CPR samples can be used for the assessment of microbial diversity, opening up a novel window for long-term and retrospective studies of the global ecology of marine bacterial communities; ii) a major change in the structure of the bacterial community associated with plankton occurred in the southern North Sea in response to increasing SST over the last four decades; iii) SST plays a major role in affecting Vibrio spp. persistence in the aquatic environment also promoting colonization of plankton surfaces; this phenomenon is in turn dependent upon an enhanced expression of bacterial ligands mediating adhesion to chitin containing substrates; iv) based on all the above, the increasing dominance of marine Vibrio spp., including pathogenic species, among plankton-associated bacterial communities of coastal water, may have occurred (and may occur) in other areas around the world as a response to climate change. Studies on vibrios in natural aquatic environments and the mechanisms driving their spread and transmission to humans are of great importance for deciphering the epidemiology of cholera and other diseases (both food borne and extra-intestinal) associated to pathogenic vibrios. Knowledge in this field represents the starting point for the development of updated control measures based on predictive models that include biological, microbiological and physico-chemical variables.

Human pathogenic vibrios in the aquatic environment: effects of ocean warming

PEZZATI, Elisabetta
2012-01-01

Abstract

Vibrios are Gram negative marine bacteria and are still regarded by most marine microbiologists as the dominant culturable bacteria in the ocean. They can live in association with different biotic and abiotic substrates, in particular with chitinous plankton, which is considered one of the most abundant reservoir of these bacteria in the environment. Vibrio genus includes important human pathogens such as Vibrio cholerae, Vibrio parahaemolyticus and Vibrio vulnificus. There is substantial evidence that Vibrio-associated diseases are increasing worldwide with climate warming. Increased Sea Surface Temperature (SST) linked to El Niño events have been shown to pre-date increases in cholera incidence in both Asia and South America. Similarly, climate anomalies have been implicated in the expansion of the geographical and seasonal range of seafood-borne illnesses caused by V. parahaemolyticus and V. vulnificus. Moreover, in recent years, an unexpected increase in the number of bathing infections associated with warm water Vibrio species has been reported in Northern Europe countries. Although much evidence has been accumulated on the long-term effects of ocean warming on eukaryotic populations, no experimental information exists for the effects this may have on marine prokaryotic abundance and diversity. An explanation for this gap is the lack of historical data at a global scale, being most available data collected on a seasonal scale and based on point samplings. The present work was designed to overcome this gap by applying a molecular analysis to formalin-fixed Continuous Plankton Recorder (CPR) samples, collected in the North Sea during the last 50 years. CPR is the longest running marine biological monitoring program in the world, operated by SAHFOS (UK) since 1954. CPR device is towed, at a depth of ~10 m, from ships during their normal sailings. Water passes through the CPR, and plankton is filtered onto a moving band of silk (270 µm mesh size), covered by a second silk and spooled into a storage tank containing formalin. On the basis of the well established association between vibrios and plankton organisms, it is expected that CPR system significantly captures a major fraction of these bacteria providing a unique opportunity to carry out retrospective studies on Vibrio population dynamics. A set of 55 samples collected by the CPR survey in the North Sea from off the Rhine and Humber estuaries between 1961 and 2005 was analyzed. All the samples were collected in the month of August. DNA was extracted from each CPR samples, quantified and confirmed feasible for molecular analysis. Vibrios presence and relative abundance on CPR samples was assessed by applying a real-time PCR approach. The results were expressed as Vibrio Abundance Index (VAI) that was arbitrarily defined as the ratio of Vibrio spp. cells to the total number of bacterial cells assessed by real-time PCR using genus-specific and universal primers, respectively. Both the used couples of primers generate small and similar size amplicons (about 100 bp), allowing amplification to take place and avoiding age/formalin induced bias by assuming that DNA damage over time was the same for both amplified fragments. By plotting on a graph the obtained Vibrio abundance values with the SST data registered during the same period of time for each North Sea site under study, it was shown a long-term increase in relative Vibrio abundance coupled to a positive and statistically significant correlation with SST off the Rhine Estuary but not off the Humber Estuary during the past 44 years. Such different correlation results for the two areas may be related to the generally higher summer SST values recorded in the Rhine compared to the Humber area. The registered Vibrio abundance increase off the Rhine Estuary matches with the documented ecological regime shift occurred in the North Sea ecosystem in the late 1980s that affected all trophic levels, from phytoplankton to fish and that led to a warming of seawater in the southern North Sea. In order to study changes within microbial community associated to CPR samples over four decades, a pyrosequencing analyses was applied on five selected CPR samples collected off the Rhine Estuary in 1961, 1972, 1976, 1998 and 2004. The results provided evidence that bacteria belonging to the genus Vibrio, including V. cholerae, not only increased in relative abundance over the last half century in the southern North Sea, but also became dominant within the plankton-associated bacterial community of coastal marine waters. Based on this evidence, the increasing dominance of both harmless and pathogenic Vibrio spp. among the plankton - associated bacterial community of coastal marine water could be a likely event also in other areas around the world as a response to climate change. The role of temperature as a major environmental variable driving Vibrio spp. abundance has been confirmed at a local and seasonal scale. An in situ analysis, conducted during an 8 months cycle in the Goro Lagoon (Ferrara, Italy), showed that both free-living and plankton attached vibrios reached the highest concentrations during the warmest months. The role of temperature on the ecology of human pathogenic vibrios was further confirmed by another set of experiments intended to study in vitro temperature effects on V. cholerae adhesion to different plankton organisms. It was shown that the efficiency of colonization of the copepod T. fulvus by V. cholerae El Tor increases at increasing incubation temperatures, with a maximum efficiency registered at 25°C. Another set of experiments was conducted in order to study if the observed temperature-dependent V. cholerae increase in interactions with plankton was due, at least in part, to an increase in the expression of the GbpA ligand, the main adhesin involved in V. cholerae interactions with plankton organisms by specifically binding N-acetyl glucosamine. GbpA gene expression level was evaluated relative to the expression of the endogenous control gene gyrA. The results showed that GbpA expression increases at increasing temperature values (from 15°C to 25°C). In conclusion, the presented findings have shown that: i) formalin preserved CPR samples can be used for the assessment of microbial diversity, opening up a novel window for long-term and retrospective studies of the global ecology of marine bacterial communities; ii) a major change in the structure of the bacterial community associated with plankton occurred in the southern North Sea in response to increasing SST over the last four decades; iii) SST plays a major role in affecting Vibrio spp. persistence in the aquatic environment also promoting colonization of plankton surfaces; this phenomenon is in turn dependent upon an enhanced expression of bacterial ligands mediating adhesion to chitin containing substrates; iv) based on all the above, the increasing dominance of marine Vibrio spp., including pathogenic species, among plankton-associated bacterial communities of coastal water, may have occurred (and may occur) in other areas around the world as a response to climate change. Studies on vibrios in natural aquatic environments and the mechanisms driving their spread and transmission to humans are of great importance for deciphering the epidemiology of cholera and other diseases (both food borne and extra-intestinal) associated to pathogenic vibrios. Knowledge in this field represents the starting point for the development of updated control measures based on predictive models that include biological, microbiological and physico-chemical variables.
2012
climate change; vibrios; Vibrio cholerae; plankton
I vibrioni sono batteri Gram negativi, considerati da molti microbiologi la frazione coltivabile più abbondante presente nel mare. Sono indigeni delle acque costiere, dove possono trovarsi in forma libera o adesi a diversi substrati biotici e abiotici tra cui, in particolare, l’esoscheletro chitinoso degli organismi planctonici, che rappresentano una delle principali riserve ambientali di questi batteri. I vibrioni comprendono specie patogene per l’uomo, tra le quali le più importanti sono Vibrio cholerae, Vibrio parahaemolyticus e Vibrio vulnificus. L’aumento della temperatura superficiale dell’acqua di mare (SST), uno degli effetti più evidenti del cambiamento climatico, sembra coinvolto sia nell’espansione geografica dei vibrioni che nell’aumento delle malattie ad essi associate. Ad esempio, è stato osservato un aumento dell’incidenza dei casi di colera sia in Asia che in Sud America associato all’arrivo della corrente calda di El Niño, così pure alcune anomalie climatiche sono risultate implicate nell’espansione geografica e stagionale delle malattie associate al consumo di prodotti ittici contaminati da V. parahaemolyticus e V. vulnificus. Inoltre, negli ultimi anni, in Nord Europa, è stato registrato un inaspettato aumento di casi di bagnanti che hanno contratto infezioni sostenute da vibrioni. Nonostante siano stati condotti numerosi studi sugli effetti a lungo termine del riscaldamento delle acque sulle popolazioni eucariotiche, non esistono dati sperimentali sulla risposta dei procarioti marini all’innalzamento della SST. Questa lacuna è dovuta almeno in parte alla mancanza di dati storici su scala globale. Infatti, i dati ad oggi disponibili sono stati raccolti su scala stagionale e basati su singoli punti di campionamento. Scopo di questo lavoro è colmare tale lacuna mediante un’analisi molecolare su campioni di plancton fissati in formalina raccolti dal “Continuous Plankton Recorder” (CPR) nel Mar del Nord durante gli ultimi 50 anni. Il CPR rappresenta il più ampio programma di monitoraggio marino al mondo, attuato da oltre 70 anni da “SAHFOS”(UK). Lo strumento CPR, ancorato a navi mercantili, viene trainato ad una profondità di ~10 m. Durante tutta la rotta, filtra acqua di mare attraverso un filtro di seta con porosità di 270 μm. Il plancton viene trattenuto dal filtro che, coperto con un secondo filtro, viene arrotolato in una vasca contenente formalina. Poiché lo zooplancton rappresenta una delle più ampie riserve ambientali di vibrioni, il sistema CPR fornisce la possibilità di condurre uno studio retrospettivo sulla presenza e abbondanza dei vibrioni in ambiente acquatico. Il DNA è stato estratto da un set di 55 campioni di CPR provenienti da due diverse aree del Mar del Nord: foce del Reno e foce dell’Humber. Tutti i campioni sono stati raccolti nel mese di Agosto, tra il 1961 e il 2005. Dopo aver valutato la quantità e la qualità del DNA estratto, questo è stato utilizzato per determinare la presenza e l’abbondanza dei vibrioni mediante Real Time PCR. La quantificazione è stata espressa come Vibrio Abundance Index (VAI). Il VAI è stato definito come il rapporto tra il numero di Vibrio spp. e di batteri totali, entrambi quantificati mediante Real Time PCR, utilizzando primers rispettivamente genere specifici e universali. Entrambe le coppie di primers utilizzate generano ampliconi di piccole dimensioni (circa 100 pb) favorendo l’amplificazione e riducendo l’errore dovuto all’età del campione e alla formalina. I valori di abbondanza dei vibrioni così ottenuti sono stati messi in relazione alle variazioni della SST registrate durante lo stesso arco di tempo nei due siti studiati. Dall’analisi dei risultati emerge un aumento dell’ abbondanza relativa dei vibrioni correlato positivamente e in maniera statisticamente significativa con la temperatura superficiale dell’acqua di mare nelle serie temporali dei campioni del Reno ma non in quelle dell’Humber. Le differenze osservate tra i due siti potrebbero essere dovute alle diverse SST estive che raggiungono valori più elevati nel Reno rispetto all’Humber. L’aumento della concentrazione dei vibrioni registrato alla foce del Reno, coincide con una documentata serie di cambiamenti che hanno interessato tutti i livelli trofici, dal fitoplancton ai pesci, avvenuti alla fine degli anni ’80 nel Mar del Nord, e che hanno portato ad un riscaldamento dell’acqua di mare. Per studiare i cambiamenti avvenuti all’interno della comunità microbica associata ai campioni di CPR durante gli ultimi 40 anni, è stata applicata un’ analisi di pyrosequencing su 5 campioni selezionati provenienti dalla foce del Reno (1961, 1972, 1976, 1998 e 2004). I risultati hanno mostrato come la frazione dei vibrioni associata agli organismi planctonici, incluso il patogeno umano V. cholerae, sia non solo aumentata in abbondanza ma anche in prevalenza rispetto alla comunità microbica marina dal 1961 al 2004 nell’area meridionale del Mare del Nord. Questi dati suggeriscono che l’ aumento dei batteri appartenenti al genere Vibrio (sia patogeni che non patogeni) all’interno della comunità microbica marina associata al plancton in risposta al cambiamento climatico sia un evento che può interessare anche altre aree nel mondo. Mediante uno studio in situ di 8 mesi condotto nella laguna di Goro (Ferrara, Italia), l’influenza della temperatura sull’abbondanza dei vibrioni in ambiente acquatico è stata confermata a livello stagionale. I risultati ottenuti hanno mostrato come i vibrioni, sia in forma libera che adesi al plankton, raggiungano le più alte concentrazioni nei mesi estivi. Il ruolo della temperatura sull’ecologia dei vibrioni patogeni è stato anche confermato mediante saggi volti a valutare gli effetti di questa variabiabile sull’adesione di V. cholerae agli organismi planctonici. I risultati hanno mostrato come l’efficienza di adesione di V. cholerae El Tor al copepode T. fulvus aumenti all’aumentare della temperatura di incubazione, con un massimo registrato a 25°C. Inoltre, per determinare se il gene che codifica per la GbpA (N-acetylglucosamine binding protein A), una delle principali adesine di V. cholerae coinvolte nell’interazione con gli organismi planctonici, sia responsabile almeno in parte dell’ aumento termo-dipendente dell’efficienza di adesione, è stato valutato il livello di espressione del gene gbpA a diverse temperature. Dai risultati si evidenzia una aumento dell’ espressione della GbpA all’aumentare della temperatura, con la massima espressione registrata a 25°C. In conclusione, con il presente lavoro è stato dimostrato: i) che i campioni formalinizzati del CPR possono essere utilizzati per lo studio della diversità microbica fornendo la possibilità di condurre studi retrospettivi sull’ecologia delle comunità microbiche marine; ii) che durante le ultime quattro decadi si è verificato un grosso cambiamento a livello della comunità microbica associata al plankton nel sud del Mar del Nord in seguito all’aumento della SST; iii) che la temperatura ha un ruolo fondamentale sulla persistenza dei vibrioni in ambiente acquatico, promuovendo la colonizzazione delle superfici planctoniche; iv) che l’aumento della prevalenza dei batteri appartenenti al genere Vibrio, incluse le specie patogene, all’interno della comunità microbica associata al plancton, è un evento che può essere presente anche in altre aree come risposta al cambiamento climatico. Lo studio sui vibrioni in ambiente acquatico e sui meccanismi che ne regolano la diffusione e trasmissione all’uomo sono di grande importanza per capire e conoscere l’epidemiologia del colera e di altre malattie associate ad essi associate. La conoscenza di tali meccanismi rappresenta il punto di partenza per lo sviluppo di aggiornate misure di controllo basate su modelli predittivi.
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