@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}
}