@phdthesis{Fohmann2024,
  author    = {Fohmann, Ingo},
  title     = {The Role of Sphingosine 1-phosphate and S1PR1-3 in the Pathophysiology of Meningococcal Meningitis},
  doi       = {10.25972/OPUS-36976},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-369764},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2024},
  abstract  = {Neisseria meningitidis (N. meningitidis) is an obligate human pathogen which causes live-threatening sepsis and meningitis. The fatality rate after meningococcal infection is high and surviving patients often suffer from severe sequelae. To cause meningitis, N. meningitidis must overcome the endothelium of the blood-brain barrier. The bacterium achieves this through the interaction with endothelial surface receptors leading to alternations of the cellular metabolism and signaling, which lastly results in cellular uptake and barrier traversal of N. meningitidis. Sphingosine 1-phosphate (S1P) is a lipid mediator that belongs to the class of sphingolipids and regulates the integrity of the blood-brain barrier through the interaction with its cognate receptors S1P receptors 1-3 (S1PR1-3). In this study, high performance liquid chromatography coupled with mass spectrometry (LC-MS/MS) was used to generate a time-resolved picture of the sphingolipid metabolism in a brain endothelial cell line (hCMEC/D3) upon meningococcal infection. Among various changes, S1P was elevated in the cellular compartment as well as in the supernatant of infected hCMEC/D3s. Analysis of mRNA expression in infected hCMEC/D3s with quantitative real-time polymerase chain reaction (RT-qPCR) revealed that the increase in S1P could be attributed to the enhanced expression of the S1P-generating enzyme sphingosine kinase 1 (SphK1). Antibody-based detection of SphK1 protein or phosphorylation at SphK1 residue Serine 225 in hCMEC/D3 plasma membrane fractions via Western Blot revealed that N. meningitidis also induced SphK1 phospho-activation and recruitment to the plasma membrane. Importantly, recruitment of SphK1 to the plasma membrane increases the probability of substrate encounter, thus elevating SphK activity. Enhanced SphK activity was also reflected on a functional level, as detected by a commercially available ATP depletion assay used for measuring the enzymatic activity of SphK. Infection of hCMEC/D3 cells with pilus-deficient mutants resulted in a lower SphK activation compared to the N. meningitidis wild type strain. hCMEC/D3 treatment with pilus-enriched protein fractions showed SphK activation similar to the infection with living bacteria and could be ascribed to pilus interaction with the membrane-proximal domain of cellular surface receptor CD147. Inhibition of SphK1 or SphK2 through pre-treatment with specific inhibitors or RNA interference reduced uptake of N. meningitidis into hCMEC/D3 cells, as measured with Gentamicin protection assays. Released S1P induced the phospho-activation of epidermal growth factor receptor (EGFR) via S1PR2 activation, whose expression was also increasing during infection. Furthermore, S1PR2 blockage had a preventive effect on bacterial invasion into hCMEC/D3 cells. On the contrary, activation of S1PR1+3 also reduced bacterial uptake, indicating an opposing regulatory role of S1PR1+3 and S1PR2 during N. meningitidis uptake. Moreover, SphK2 inhibition prevented inflammatory cytokine expression as well as release of interleukin-8 after N. meningitidis infection. Taken together, this study demonstrates the central role of S1P and its cognate receptors S1PR1-3 in the pathophysiology of meningococcal meningitis.},
  subject      = {Blut-Hirn-Schranke},
  language  = {en}
}
@article{DoranFuldeGratzetal.2016,
  author    = {Doran, Kelly S. and Fulde, Marcus and Gratz, Nina and Kim, Brandon J. and Nau, Roland and Prasadarao, Nemani and Schubert-Unkmeir, Alexandra and Tuomanen, Elaine I. and Valentin-Weigand, Peter},
  title     = {Host-pathogen interactions in bacterial meningitis},
  series = {Acta Neuropathologica},
  volume    = {131},
  journal   = {Acta Neuropathologica},
  number    = {2},
  doi       = {10.1007/s00401-015-1531-z},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-191034},
  pages     = {185-209},
  year      = {2016},
  abstract  = {Bacterial meningitis is a devastating disease occurring worldwide with up to half of the survivors left with permanent neurological sequelae. Due to intrinsic properties of the meningeal pathogens and the host responses they induce, infection can cause relatively specific lesions and clinical syndromes that result from interference with the function of the affected nervous system tissue. Pathogenesis is based on complex host-pathogen interactions, some of which are specific for certain bacteria, whereas others are shared among different pathogens. In this review, we summarize the recent progress made in understanding the molecular and cellular events involved in these interactions. We focus on selected major pathogens, Streptococcus pneumonia, S. agalactiae (Group B Streptococcus), Neisseria meningitidis, and Escherichia coli K1, and also include a neglected zoonotic pathogen, Streptococcus suis. These neuroinvasive pathogens represent common themes of host-pathogen interactions, such as colonization and invasion of mucosal barriers, survival in the blood stream, entry into the central nervous system by translocation of the blood-brain and blood-cerebrospinal fluid barrier, and induction of meningeal inflammation, affecting pia mater, the arachnoid and subarachnoid spaces.},
  language  = {en}
}
@phdthesis{Spielmann2010,
  author    = {Spielmann, Fabian},
  title     = {Mutagenese der Kapsel-O-Acetyltransferase OatC von Serogruppe C Meningokokken},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-52775},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2010},
  abstract  = {OatC ist die O-Acetyltransferase von Serogruppe C Meningokokken. Sie katalysiert die O-Acetylierung der Sialins{\"a}urekapsel. Das Enzym konnte vor Beginn dieser Arbeit keiner bekannten Gruppe von Enzymen zugeordnet werden. Durch in vivo-Versuche und in vitro-Studien sollten weitere Erkenntnisse zu Lage und Struktur des aktiven Zentrums von OatC gewonnen werden. Die vorliegende Arbeit besteht aus drei Teilen: 1. Es sollte eine Meningokokken-Mutante mit einer Deletion des oatC -Gens hergestellt werden. 2. Das oatC -Gen sollte schrittweise verk{\"u}rzt und in trans auf dem pAP1His Vektor in die oatC-Deletionsmutante eingebracht werden. 3. Gerichtete Mutagenese von Histidinresten, Serin 286 und Aspartat 376 sollte Aussagen {\"u}ber die in vivo-Relevanz der Aminos{\"a}uren erm{\"o}glichen. Die Mutanten wurden im ELISA auf Ihren O-Acetylierungsstatus hin {\"u}berpr{\"u}ft. Die oatC -Deletionsmutante war erwartungsgem{\"a}ß negativ. Bereits die erste Verk{\"u}rzung von OatC um 16 Aminos{\"a}uren f{\"u}hrte zu einem vollst{\"a}ndigen Verlust der O-Acetylierung, der Austausch der Aminos{\"a}uren Histidin 399, Serin 286 und Aspartat 376 durch gerichtete Mutagenese ebenfalls. Wir spekulieren, dass der Verlust des C-Terminus zu einer ver{\"a}nderten Proteinfaltung f{\"u}hrt oder eine katalytische Funktion des Histidin 456 eliminiert. Die Ergebnisse dieser Arbeit unterst{\"u}tzen die Hypothese, dass OatC der Gruppe der α/β-Hydrolasen zugeordnet werden kann (s. a. Bergfeld et al. 2009). Das katalytische Zentrum besteht aus Serin 286, Aspartat 376 und Histidin 399. Der Bereich um Histidin 456 beeinflusst die Funktion erheblich.},
  subject      = {OatC},
  language  = {de}
}
@phdthesis{Getzlaff2005,
  author    = {Getzlaff, Silke},
  title     = {Mechanismen der Serumresistenz von Serogruppe A Meningokokken unter besonderer Ber{\"u}cksichtigung der Kapsel und des Lipopolysaccharids},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-13636},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2005},
  abstract  = {Neisseria meningitidis ist Ausl{\"o}ser der Meningokokkenmeningitis und der gef{\"u}rchteten Meningokokkensepsis, die mit einer hohen Letalit{\"a}t belastet sind. Meningokokken lassen sich anhand ihrer Polysaccharidkapsel in verschiedene Serogruppen einteilen, wobei die Serogruppen A, B, C, W135 und Y mit Krankheit assoziiert sind. Krankheitsisolate aus Serum oder Liquor sind fast ausnahmslos bekapselt, w{\"a}hrend Tr{\"a}gerisolate, die aus dem Nasopharynx von ca. 10\% der gesunden Bev{\"o}lkerung isoliert werden k{\"o}nnen, h{\"a}ufig unbekapselt sind. Das Komplementsystem, das einen wichtigen Abwehrmechanismus gegen Meningokokken darstellt, ist Teil der unspezifischen angeborenen Immunabwehr und besteht aus mehreren Serumproteasen, die in einer Kaskade der Reihe nach aktiviert werden, um am Ende eine Pore (MAC) in der Membran des Pathogens zu bilden. In dieser Arbeit wurden Faktoren untersucht, die Neisseria meningitidis dazu bef{\"a}higen, im Serum zu {\"u}berleben und der Lyse durch das Komplementsystem zu entgehen. Ein Schwerpunkt lag dabei auf den Serumresistenzmechanismen von Serogruppe A Meningokokken, vergleichend wurden anschließend die Mutanten der Serogruppen B, C, W135 und Y untersucht. Um den Einfluss verschiedener Pathogenit{\"a}tsfaktoren auf die Serumresistenz zu beurteilen, wurden isogene knock-out Mutanten verwendet, die durch ELISA und Tricingel auf ihre Kapsel- und LPS Struktur {\"u}berpr{\"u}ft wurden. Die Serumresistenz der Mutanten wurde durch Bakterizidietests bestimmt; zur Detektion der Bindung von Komplementkomponenten, Immunglobulinen und regulatorischen Proteinen wurden FACS Analysen, Western Blot und ELISA benutzt. In dieser Arbeit konnte gezeigt werden, dass die Kapsel der Serogruppe A Meningokokken essentiell f{\"u}r das {\"U}berleben im Serum ist. Die Expression der Polysaccharidkapsel f{\"u}hrte auch bei den {\"u}brigen Serogruppen zu einer verminderten Deposition von Komplementkomponenten (C3, C4 und MAC) auf der Bakterienoberfl{\"a}che. Die verminderte Komplementdeposition war nicht durch ver{\"a}nderte Antik{\"o}rperbindung bedingt. Die bekapselten und unbekapselten Bakterien zeigten die gleichen Bindungsmuster von IgG und IgM. Auch Faktor H, ein wichtiger Regulator des Komplementsystems, ist an der Vermittlung der Serumresistenz durch die Kapsel nicht beteiligt. Die serumsensiblen unbekapselten Mutanten banden mehr Faktor H, als die entsprechenden bekapselten Meningokokken. Aus der Literatur ist bekannt, dass LPS Immunotyp und LPS Sialysierung die Serumresistenz pathogener Neisserien beeinflussen kann. F{\"u}r den Serogruppe A Stamm konnte nur dann ein {\"U}berlebensvorteil durch LPS Sialysierung gezeigt werden, wenn die unbekapselte Mutante untersucht wurde. Die Expression eines verk{\"u}rzten L8 LPS hingegen f{\"u}hrte bei diesem Stamm unabh{\"a}ngig von der Kapselexpression zu einer erh{\"o}hten Serumresistenz. Besonders auff{\"a}llig bei den entsprechenden Kontrollexperimenten mit Derivaten anderer Serogruppen war die außergew{\"o}hnliche Komplementdeposition durch den Serogruppe Y Stamm. In weiterf{\"u}hrenden Experimenten konnten wir in Kooperation mit Dr. Sanjay Ram, Boston, zeigen, dass besondere Phosphoethanolamin Substitutionen des LPS f{\"u}r dieses Ph{\"a}nomen verantwortlich waren. Die vorliegende Arbeit beleuchtet die Komplexit{\"a}t der Auseinandersetzung von Meningokokken mit dem Komplementsystem. Sie zeigt auf, dass Klon spezifische Unterschiede f{\"u}r das Verst{\"a}ndnis der Serumresistenz von Bedeutung sind. Die Experimente belegen, dass bei Serogruppe A Meningokokken neben der Kapsel auch das LPS einen modulierenden Einfluss auf die Serumresistenz hat.},
  language  = {de}
}