@phdthesis{Sterzenbach2006,
  author    = {Sterzenbach, Torsten},
  title     = {Untersuchungen zur Pathogenit{\"a}t von Helicobacter hepaticus : genomische und funktionelle Aspekte},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-20318},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2006},
  abstract  = {Helicobacter hepaticus stellt den Prototyp der enterohepatischen Helicobacter dar und f{\"u}hrt zu einer persistenten Infektion von M{\"a}usen. In immundefizienten Tieren kann er eine chronische Entz{\"u}ndung des Darmtraktes ausl{\"o}sen, welche den chronisch entz{\"u}ndlichen Darmerkrankungen des Menschen, Morbus Crohn und Colitis Ulcerosa, {\"a}hnelt. Deshalb wird H. hepaticus bevorzugt als Modellorganismus zur Untersuchung der immunologischen Ursachen von chronisch entz{\"u}ndlichen Darmerkrankungen im Tiermodell eingesetzt. Ebenfalls kann eine Infektion mit H. hepaticus in suszeptiblen M{\"a}usest{\"a}mmen (z.B. Balb/c, C3H/An) zu Entz{\"u}ndungen der Leber und Galleng{\"a}nge f{\"u}hren, welche sich bis zu einer Hepatitis und Leberkarzinomen ausweiten k{\"o}nnen. In den meisten Studien wurde H. hepaticus bisher aber haupts{\"a}chlich als Ausl{\"o}ser dieser Erkrankungen eingesetzt, w{\"a}hrend die bakterielle Seite kaum betrachtet wurde. Im Rahmen dieser Arbeit wurde in einer Kooperation mit MWG Biotech, GeneData und dem Massachusetts Institute of Technology (MIT) die Gesamtgenomsequenz des H. hepaticus Referenzstammes ATCC 51449 bestimmt und annotiert. Das Genom hat eine Gr{\"o}ße von 1.799.146 bp und kodiert f{\"u}r 1.875 Proteine. Die globale {\"A}hnlichkeit des Genoms von H. hepaticus ist etwa gleich groß zu den sequenzierten Genomen von H. pylori und C. jejuni. Es fehlen H. hepaticus aber die meisten Virulenzfaktoren von H. pylori wie Adh{\"a}sine (SabA, BabA, AlpA), VacA und die meisten Proteine der cag-Pathogenit{\"a}tsinsel, w{\"a}hrend Homologe zu Pathogenit{\"a}tsfaktoren von C. jejuni wie CDT und Peb1 vorhanden sind. Das Genom von H. hepaticus enth{\"a}lt neben vielen kleineren genomischen Inseln eine Genominsel mit einer Gr{\"o}ße von 71 kb, welche als HHGI1 benannt wurde. Sie kodiert mutmaßlich f{\"u}r ein TypIV-Sekretionssystem und enth{\"a}lt weitere Virulenzfaktoren. In Microarray- basierten Gesamtgenomvergleichen konnte gezeigt werden, dass die Insel in sieben von 13 untersuchten St{\"a}mmen großteils oder komplett fehlt. W{\"a}hrend M{\"a}use, aus denen HHGI1-positive St{\"a}mme isoliert wurden, pathologische Ver{\"a}nderungen der Leber aufwiesen, wies keine von den M{\"a}usen, aus denen HHGI1-negative St{\"a}mme isoliert wurden, Auff{\"a}lligkeiten in der Leber oder dem Gallentrakt auf. In einem Tiermodell wurde in Kooperation mit dem MIT gezeigt, dass zwei Insel-negative St{\"a}mme zu einer geringeren Besiedlung und einer schw{\"a}cheren Entz{\"u}ndung der Leber als der Insel-positive Referenzstamm ATCC 51449 f{\"u}hren. Durch die Genomvergleiche konnte auch gezeigt werden, dass verschiedene H. hepaticus-St{\"a}mme trotz einer niedrigen Sequenzvariabilit{\"a}t eine hohe Variation des Genomgehalts aufweisen und dass neben der HHGI1-Insel weitere kleinere Inseln in einzelnen St{\"a}mmen fehlen. Es wurden in der vorliegenden Arbeit erstmals verschiedene isogene Mutanten von H. hepaticus in der HHGI-1-Insel hergestellt, die in vitro eine verringerte Immunstimulation in Makrophagen zeigten. Der Mechanismus dieser Immunsuppression konnte noch nicht vollst{\"a}ndig aufgekl{\"a}rt werden, sie werden jedoch derzeit in Mausmodellen weiter auf ihre krankheitsausl{\"o}senden Eigenschaften untersucht. Da bisher keine gut charakterisierten Zellkulturmodelle f{\"u}r die in vitro-Untersuchung von H. hepaticus vorlagen, wurden solche im Rahmen dieser Arbeit etabliert. Dazu wurden die intestinale murine epitheliale Zelllinie m-ICcl2, welche das prim{\"a}re Habitat von H. hepaticus (Krypten im D{\"u}nndarm) imitiert, die murine Hepatozytenzelllinie NCTC Klon 1469, welche ein m{\"o}gliches sekund{\"a}res Habitat (Lebercanaliculi) imitiert und die murine Makrophagenzelllinie J774 benutzt. W{\"a}hrend J774 und NCTC Klon 1469 durch die meisten Liganden f{\"u}r Mustererkennungsrezeptoren stimuliert werden konnten, reagierten m-ICcl2- Zellen substantiell nur auf den TLR4-Liganden E. coli-LPS. Dementsprechend induzierte H. hepaticus in J774 und NCTC Klon 1469 eine starke proinflammatorische Antwort, w{\"a}hrend m-ICcl2 trotz guter Adh{\"a}renz nur schwach von H. hepaticus stimuliert wurde. Es wurde gezeigt, dass LPS und Flagelline von H. hepaticus nur eine geringe immunstimulatorische Wirkung besitzen, w{\"a}hrend Lipoproteine und vermutlich auch Peptidoglykan die wichtigsten PAMPs von H. hepaticus darstellen. Durch die Analyse der durch H. hepaticus ausgel{\"o}sten globalen Genregulation in J774 und NCTC Klon 1469 wurde nachgewiesen, dass H. hepaticus nicht prim{\"a}r {\"u}ber NF-\&\#954;B, sondern {\"u}ber MAP-Kinasen eine proinflammatorische Antwort ausl{\"o}st. Außerdem wurde gezeigt, dass H. hepaticus untypisch f{\"u}r extrazellul{\"a}re Bakterien eher eine Wirtsantwort ausl{\"o}st, welche der durch intrazellul{\"a}re Bakterien {\"a}hnelt. In diesen Modellen f{\"u}hrten HHGI1-negative St{\"a}mme oder Mutanten der HHGI1-Insel zu einer leicht verringerten proinflammatorischen Antwort. Dies spiegelte sich auch in der transkriptionellen Regulation von Schl{\"u}sselfaktoren der angeborenen Immunantwort wie TLR2, IL-12, NOD2 oder Tollip wieder. In m-ICcl2-Zellen f{\"u}hrte eine Koinkubation mit lebenden H. hepaticus oder Lysaten zu einer verringerten durch E. coli-LPS ausgel{\"o}sten Induktion von MIP-2. Darauf basierend wurde gezeigt, dass LPS von H. hepaticus einen wesentlichen Faktor f{\"u}r diese Inhibierung der proinflammatorischen Antwort darstellt, nicht jedoch die HHGI-1-Insel oder andere vermutete Virulenzfaktoren. Zumindest auf mRNA-Ebene wurde durch H. hepaticus auch die Induktion anderer Cytokine wie TNF-\&\#945; oder MIP-1\&\#945; gehemmt. Eine prim{\"a}re Koinkubation von m-ICcl2 mit E. coli-LPS f{\"u}hrte zu einer Toleranzinduktion gegen{\"u}ber einer zweiten Stimulation. Diese Toleranzinduktion wurde durch eine Inkubation mit H. hepaticus ebenfalls gehemmt. Die Hemmung der proinflammatorischen Antwort durch H. hepaticus-LPS konnte auch in NCTC Klon 1469 und unter serumfreien Bedingungen f{\"u}r die durch S. typhimurium- Flagellin induzierte IL-8 Sekretion in der humanen Kolonkarzinomzelllinie Caco2 nachgewiesen werden. Damit war diese Hemmung weder zellspezifisch noch spezifisch f{\"u}r die TLR4-abh{\"a}ngige Stimulation. Basierend auf dieser Arbeit wurde ein Modell f{\"u}r die Entstehung einer chronischen Entz{\"u}ndung im Intestinaltrakt entwickelt, welches Erkl{\"a}rungsans{\"a}tze f{\"u}r die Entwicklung einer chronisch entz{\"u}ndlichen Darmerkrankung im Menschen liefern k{\"o}nnte.},
  subject      = {Helicobacter hepaticus},
  language  = {de}
}