@phdthesis{Somplatzki2007, author = {Somplatzki, Daniela}, title = {Untersuchungen zur Rolle von PavA und der Fibronektin-vermittelten Interaktion von Streptococcus pneumoniae mit humanen Wirtszellen}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-23110}, school = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg}, year = {2007}, abstract = {Der human pathogene Erreger Streptococcus pneumoniae besiedelt symptomlos den Nasenrachenraum des Menschen, l{\"o}st aber auch Infektionen wie Otitis Media und invasive Erkrankungen wie Pneumonie und Meningitis aus. Einen essentiellen Schritt f{\"u}r den Infektionsprozess stellt die Anheftung von S. pneumoniae an die Epithel- und Endothelzellen des Wirtes dar. Im Infektionsverlauf ist auch das nachfolgende Eindringen der pathogenen Mikroorganismen in das humane Gewebe von wichtiger Bedeutung. An dieser Interaktion zwischen Erreger und Wirtszellen sind sowohl bakterielle Virulenzfaktoren als auch Komponenten des Wirtes beteiligt. Der pneumococcal adherence and virulence factor A (PavA) von S. pneumoniae ist ein Fibronektin-bindendes Oberfl{\"a}chenprotein und ist essentiell f{\"u}r die Virulenz in einem Sepsis- und einem Pneumonie-Mausinfektionsmodell (Holmes et al., 2001; Lau et al., 2001). In der vorliegenden Arbeit konnte PavA zus{\"a}tzlich in einem experimentellen Maus-Meningitis-Modell als Virulenzfaktor identifiziert werden. In in vitro Infektionsstudien zeigten pavA-defiziente Pneumokokkenmutanten eine signifikant verringerte Adh{\"a}renz an und Invasion in alveol{\"a}re Epithelzellen A549 von Typ II Pneumozyten, in Larynxkarzinomzellen HEp-2, in humane Hirnendothelzellen HBMEC und in humane Nabelschnurendothelzellen HUVEC. Diese Zelllinien repr{\"a}sentieren modellhaft typische Gewebezellen, mit denen S. pneumoniae w{\"a}hrend des Infektionsprozesses in Kontakt treten kann. Die signifikante Reduktion der Adh{\"a}renz der pavA-Mutante ist auf die Mutagenese des pavA-Gens zur{\"u}ckzuf{\"u}hren, da die Komplementierung mit einem aktiven pavA-Gen die Adh{\"a}renz an die humanen Zellen wiederherstellte. In Inhibitionsstudien blockierte anti-PavA-Antiserum die bakterielle Bindung an immobilisiertes Fibronektin, die {\"u}ber den C-terminalen Bereich des PavA-Proteins vermittelt wird. Im Gegensatz dazu wurde die Adh{\"a}renz von S. pneumoniae an die humanen Wirtszellen in Inhibitionsstudien mit anti-PavA-Antiserum oder rekombinantem PavA-Protein nicht blockiert. Zusammenfassend ist PavA ein wichtiger Virulenzfaktor f{\"u}r die Infektion und das {\"U}berleben der Erreger in vivo und spielt gleichzeitig auch eine Rolle w{\"a}hrend der Adh{\"a}renz von Pneumokokken an die humanen Wirtszellen in vitro. Allerdings beeinflusst PavA den Anheftungsprozess nicht direkt als Adh{\"a}sin, sondern scheint die Funktion anderer, wichtiger, bisher unbekannter Virulenzfaktoren von S. pneumoniae zu regulieren. Im zweiten Abschnitt der Arbeit wurde die Interaktion von S. pneumoniae mit dem Glykoprotein Fibronektin und deren Bedeutung f{\"u}r die Kolonisierung und den Infektionsmechanismus in vitro untersucht. S. pneumoniae bindet direkt an immobilisiertes Fibronektin (van der Flier et al., 1995). In der vorliegenden Arbeit konnte gezeigt werden, dass Pneumokokken Fibronektin sowohl wirtsunabh{\"a}ngig aus dem Plasma rekrutieren als auch reines l{\"o}sliches Fibronektin binden k{\"o}nnen. Dabei binden Pneumokokken sowohl die multimere, zellul{\"a}re Form des Fibronektins als auch das l{\"o}sliche, dimere Plasma-Fibronektin. Die Zugabe von Fibronektin verst{\"a}rkt die Adh{\"a}renz von S. pneumoniae an die humanen Nasopharynxepithelzellen Detroit 562, die Larynxzellen HEp-2, die Bronchialepithelzellen A549 und die Hirnendothelzellen HBMEC. Die Fibronektin-vermittelte Anheftung von Pneumokokken an die Nasopharynxzellen Detroit 562 und die Hirnendothelzellen HBMEC erfolgt wahrscheinlich {\"u}ber die Heparin-Bindungsdom{\"a}ne, da die bakterielle Adh{\"a}renz durch die Zugabe von Heparin inhibiert wird. Weitere Inhibitionsstudien zeigten, dass weder die Pr{\"a}inkubation der Erreger mit anti-PavA-Antiserum noch die Zugabe von rekombinantem PavA-Protein die Fibronektin-vermittelte Adh{\"a}renz an die Wirtszellen blockierte. Die Interaktion von S. pneumoniae {\"u}ber das Br{\"u}ckenmolek{\"u}l Fibronektin mit den humanen Wirtszellen findet damit nicht {\"u}ber das Fibronektin-bindende Oberfl{\"a}chenprotein PavA statt. Fibronektin vermittelt nicht nur die Adh{\"a}renz von S. pneumoniae an die Wirtszellen, sondern auch deren Internalisierung. In Inhibitionsstudien mit spezifischen Inhibitoren des Aktin-Zytoskeletts und der Mikrotubuli konnte gezeigt werden, dass die Dynamik des Zytoskeletts eine essentielle Rolle f{\"u}r die Fibronektin-vermittelte Internalisierung der Pneumokokken in die Wirtszellen spielt. Außerdem wurde durch die Zugabe von pharmakologischen Inhibitoren der Tyrosin Kinasen, der Familie der Src-Kinasen und der Phosphatidylinositol (PI-3)-Kinase die Fibronektin-vermittelte bakterielle Invasion in humane Zellen signifikant blockiert. Die Invasion von S. pneumoniae in Mausfibroblasten, die defizient f{\"u}r die fokale Adh{\"a}sionskinase (FAK) waren, war im Vergleich zu der bakteriellen Invasion in die Wildtyp-Fibroblasten reduziert. Diese Ergebnisse zeigen die Beteiligung der Src-Kinasen, der PI-3-Kinase und der FAK an der Signaltransduktion, die f{\"u}r die Fibronektin-vermittelte Invasion von S. pneumoniae in eukaryotische Zellen notwendig ist.}, subject = {Streptococcus pneumoniae}, language = {de} } @phdthesis{Latsch2005, author = {Latsch, Kirsten}, title = {Interaktion von Neisseria meningitidis mit den Zellen der menschlichen Blut-Hirn/Liquor-Schranke}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-15131}, school = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg}, year = {2005}, abstract = {Ein zentrales Ereignis in der Pathogenese einer bakteriellen, durch Neisseria menigitidis verursachten Meningitis stellt die Interaktion der Bakterien mit den Zellen der menschlichen Blut-Hirn/Liquor-Schranke dar. In der vorliegenden Arbeit konnten in Infektionsversuchen mit immortalisierten HBMEC-Zellen als etabliertem in-vitro Modell des okklusiven menschlichen Hirnendothels und N. meningitidis Isolaten unterschiedlicher klonaler Linien Pathomechanismen f{\"u}r die Interaktion von Meningokokken mit dem Endothel der menschlichen Blut-Hirn/Liquor-Schranke identifiziert werden. Diese unterscheiden sich von jenen Pathomechanismen, die die Interaktion von Meningokokken und Epithelzelllinien bzw. peripheren Endothelzellen bestimmen. Die untersuchten hypervirulenten klonalen Linien ST-32, ST-11 und ST-1 zeigen in-vivo signifikante Unterschiede in ihrem Ausbreitungsverhalten und meist unterschiedliche Krankheitsverl{\"a}ufe. Die Ergebnisse der vorliegenden Arbeit lassen vermuten, dass die molekularen Mechanismen der Adh{\"a}renz und Invasion von N. meningitidis Serogruppe A, B und C Isolaten in ihrer Abh{\"a}ngigkeit von Außenmembrankomponenten und externen Faktoren differieren. Die Invasion von Serogruppe B Meningokokken konnte in Infektionsversuchen mit dem Serogruppe B Stamm MC58 als repr{\"a}sentativem Vertreter der hypervirulenten klonalen Linie ST-32 als Folge einer trifaktoriellen Interaktion mit den Zellen der menschlichen Blut-Hirn/Liquor-Schranke identifiziert werden: (I) Die Internalisierung der Serogruppe B Isolate in HBMEC-Zellen ist von der Expression des Außenmembranproteins Opc sowie (II) von der Anwesenheit des Serumglykoproteins Fibronektin abh{\"a}ngig, das als invasionsf{\"o}rdernde Komponente humanen Serums die Bindung von Meningokokken an spezifische Rezeptoren auf HBMEC-Zellen vermittelt. Fibronektin bindet (III) als Br{\"u}ckenmolek{\"u}l an RGD-Bindungsmotive der \&\#61537;5\&\#61538;1-Integrine auf HBMEC-Zellen. Diese stellen spezifische Rezeptoren der Fibronektin-vermittelten Invasion Opc-exprimierender Serogruppe B Meningokokken in zerebrale menschliche Hirnendothelzellen dar. Weder f{\"u}r Serogruppe A noch f{\"u}r Serogruppe C Meningokokken konnte in der vorliegenden Arbeit eine Serum-vermittelte Invasion in HBMEC-Zellen beschrieben werden. Als urs{\"a}chlich k{\"o}nnen die nat{\"u}rlicherweise fehlende Opc-Expression durch Isolate des ST-11 Komplexes sowie eine ausgepr{\"a}gte Variabilit{\"a}t der Opc-Expression durch die analysierten ST-1 Isolate diskutiert werden. Die wesentliche Bedeutung der Zytoskelettfunktion f{\"u}r die Invasion von N. meningitidis in HBMEC-Zellen konnte in Infektionsversuchen mit eukaryontischen Zytoskelettinhibitoren nachgewiesen werden. Mikrofilamente und Mikrotubuli als Elemente des Zytoskeletts wurden als essentielle Komponenten einer effizienten Internalisierung Opc-exprimierender Serogruppe B Meningokokken in HBMEC-Zellen identifiziert.}, language = {de} } @phdthesis{Hinkes2003, author = {Hinkes, Bernward Gottfried}, title = {Einfluß des Ca2+-sensitiven Kaliumkanals hIK1 auf die Migration humaner neutrophiler Granulozyten auf Fibronektin}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-7454}, school = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg}, year = {2003}, abstract = {Die Migration neutrophiler Granulozyten aus dem Gef{\"a}ßsystem in das umgebende Gewebe stellt einen zentralen Schritt bei der Entstehung von akuten Entz{\"u}ndungsherden dar. Es ist bislang vergleichsweise wenig {\"u}ber die Rolle von Ionenkan{\"a}len und Carriermolek{\"u}len wie dem Ca2+-empfindlichen K+-Kanal hIK1 oder den Na+/H+- und Cl-/HCO3 --Austauschern bei der Wanderung von Neutrophilen bekannt. Nach heutigem Wissen ist die Funktion dieser Transportmolek{\"u}le neben zytoskelettalen Umbauvorg{\"a}ngen aber unter anderem in metastasierenden Melanomzellen, Fibroblasten oder auch sogenannten MDCK-F-Zellen f{\"u}r die Migration wichtig. Große {\"U}bereinstimmungen bekannter Migrationsmechanismen zwischen diesen Zelltypen und Neutrophilen, wie auch erste Versuche an Granulozyten legen eine Kanalfunktion auch bei ihnen nahe. In meiner Arbeit untersuchte ich, inwieweit ein Einfluss Ca2+-empfindlicher K+-Kan{\"a}le auf die Migration von humanen neutrophilen Granulozyten bei einer Migration auf dem Matrixprotein Fibronektin nachweisbar ist. Dazu wurden humane neutrophile Granulozyten mit dem Chemotaxin fMLP stimuliert und auf verschieden starken Fibronektinbeschichtungen zur Migration gebracht. Die Neutrophilen wurden dabei mit erw{\"a}rmter Ringerl{\"o}sung {\"u}berstr{\"o}mt, und ihre Migrationsgeschwindigkeit mittels Zeitraffer-Videomikroskopie und computergest{\"u}tzter Auswertung der Migrationstrajektorien bestimmt. Den Einfluss der hIK1-Kan{\"a}le auf die Migration beobachtete ich durch Kanalinhibition mittels Clotrimazol bzw. Kanalaktivierung mittels 1-EBIO. Es stellte sich heraus, dass die Migrationsgeschwindigkeit der neutrophilen Granulozyten stark von der Fibronektinbeschichtung abhing. Die Migrationsgeschwindigkeit hing biphasisch von der Fibronektinkonzentration ab und wies ein Maximum von 6 µm/min bei einer mittleren Beschichtungsst{\"a}rke von 100 µg/ml Fibronektin auf. Unter diesen Bedingungen wanderten die Neutrophilen in einer am{\"o}boiden Weise. Bei Hemmung der Kaliumkan{\"a}le mit Clotrimazol oder Aktivierung mit 1-EBIO zeigten alle Zellen unabh{\"a}ngig von ihrer Morphologie und Geschwindigkeit keine Ver{\"a}nderung der Migrationsgeschwindigkeit. Dies war angesichts vergleichbarer Versuche auf Polylysinbeschichtungen {\"u}berraschend, da diese eine dosisabh{\"a}ngige Verlangsamung der Neutrophilen nach Blockade der Kaliumkan{\"a}le mit Clotrimazol und Charybdotoxin ergebenhatten. Nachdem ausgeschlossen wurde, dass Zellmorphologie oder -geschwindigkeit diesen Unterschied bedingten, spricht dies f{\"u}r einen matrixspezifischen „Crosstalk" zwischen Adh{\"a}sionsmolek{\"u}len der Zelle und Untergrund. Die dabei aktivierten verschiedenartigen Signalkaskaden bzw. alternative in die Zellmembran eingebrachte Kaliumkanaltypen k{\"o}nnten zur Kompensation der hIK1-Blockade auf Fibronektin gef{\"u}hrt haben. Vor dem Hintergrund der sich durch meine Arbeit abzeichnenden hohen Modulationsf{\"a}higkeit kanalvermittelter Migrationsschritte d{\"u}rfte sich die Entwicklung neuer antimigratorisch-antiinflammatorisch wirkender Kaliumkanalhemmstoffe f{\"u}r Neutrophile deutlich schwieriger gestalten, als bislang vermutet.}, language = {de} }