TY  - THES
A1  - Troge, Anja
T1  - Studien am Flagellensystem des Escherichia coli Stammes Nissle 1917 (EcN) im Hinblick auf seine Funktion als Probiotikum
T1  - Studies on the flagellar system of Escherichia coli Nissle 1917 (EcN) with regard to its function as a probiotic
N2  - Escherichia coli Nissle 1917 (EcN) gehört zu den am besten untersuchten und charakterisierten probiotischen Bakterienstämmen. Seit Beginn des letzten Jahrhunderts wird er als Medikament eingesetzt, um verschiedene Darmerkrankungen wie z.B. Diarrhöe, entzündliche Darmerkrankungen und Verstopfung zu behandeln. Die Flagelle des EcN vermittelt Beweglichkeit und kann die Produktion von humanem β-Defensin 2 (hBD2) durch Epithelzellen induzieren. Somit ist dieses Organell direkt in die probiotische Funktion des EcN involviert. Es konnte gezeigt werden, dass die Flagellen anderer Bakterien, wie z.B. dem probiotischen Stamm Bacillus cereus CH oder den pathogenen Stämmen Pseudomonas aeruginosa und Clostridium difficile, die Adhäsion an intestinalen Mucus, welcher von Epithelzellen sekretiert wird, vermitteln. Allerdings blieb unklar, welcher Teil der Flagelle an welche Mucuskomponente bindet. Die Fähigkeit effizient an Wirtgewebe zu adhärieren wird als wichtiges Attribut eines probiotischen Stammes angesehen. Ex vivo Adhäsionsstudien mit Kryoschnitten humaner Darmbiopsien haben gezeigt, dass die Flagelle des EcN in die effiziente Adhäsion an humanes Darmgewebe involviert sein muss. Aus diesem Grund wurde in dieser Arbeit die Funktion der Flagelle des EcN als Adhäsin untersucht. Zunächst wurde die hyperflagellierte Variante EcN ATHF isoliert und durch verschiedene Experimente, z.B. Schwärmagartests und Elektronenmikroskopie, charakterisiert. Weitere ex vivo Adhäsionsstudien mit EcN ATHF zeigten eine höhere Adhäsionseffizienz dieser hyperflagellierten Variante und bestätigten damit die Rolle der Flagelle bei der effizienten Adhäsion von EcN an die Kryoschnitte der humanen Darmbiopsien. Interessanterweise fungierte die Flagelle in in vitro Studien mit den humanen Epithelzellen Caco-2 und T24 nicht als Adhäsin. Diese Unterschiede zwischen den in vitro und ex vivo Studien führten zu der Annahme, dass die Flagelle des EcN in vivo die Adhäsion an Mucus vermittelt, welcher von den Caco-2- und T24-Zellen nicht produziert wird, aber in den Kryoschnitten der Darmbiopsien nachgewiesen wurde. Diese Vermutung wurde durch in vitro Adhäsionsstudien mit der Mucin-produzierenden Epithelzelllinie LS174-T bestätigt, da die Flagellen für eine effektive Adhäsion an diese Zellen essentiell waren. Zudem reduzierte die Präinkubation flagellierter EcN-Stämme mit Mucin2 ihre Adhäsionseffizienz an Kryoschnitte humaner Darmbiopsien. Um die direkte Interaktion zwischen Flagellen des EcN Wildtyps und Mucus zu zeigen, wurde ein ELISA etabliert. Es konnte eine direkte konzentrationsabhängige Interaktion zwischen isolierten Flagellen des EcN Wildtyps und Mucin2, bzw. humanem Mucus (Kolon) beobachtet werden. Interessanterweise konnte keine Interaktion zwischen isolierten Flagellen des EcN Wildtyps und murinem Mucus (Duodenum, Ileum, Caecum, Colon) festgestellt werden. Dies weist darauf hin, dass die Mucuszusammensetzung zwischen verschiedenen Spezies variiert. Verschiedene Kohlenhydrate, welche bekannte Mucusbestandteile sind, wurden auf ihre Interaktion mit der Flagelle von EcN getestet und Gluconat wurde als ein Rezeptor identifiziert. Die Präinkubation isolierter Flagellen mit Gluconat reduzierte ihre Interaktion mit Mucin2, bzw. humanem Mucus signifikant. Zudem wurde die oberflächenexponierte Domäne D3 des Flagellins, der Hauptuntereinheit der Flagelle, als möglicher Interaktionspartner von Mucin2, bzw. humanem Mucus ausgeschlossen. Flagellen, die aus einer Domäne D3 Deletionsmutante isoliert wurden, zeigten sogar eine effizientere Bindung an Mucin2, bzw. humanen Mucus. Weiterhin konnte gezeigt werden, dass Änderungen des pH-Wertes signifikante Effekte auf die Interaktion zwischen Mucus und isolierten Flagellen hatten, vermutlich aufgrund von Konformationsänderungen. Zusammenfassend wurde in dieser Arbeit die Flagelle als neues und scheinbar wichtigstes Adhäsin in vivo für den probiotischen Stamm EcN identifiziert. Hierfür wurden sowohl eine hyperflagellierte Variante, eine ΔfliC Mutante, sowie der dazugehörige komplementierte Stamm verwendet. EcN ist zudem der erste probiotische Stamm für den eine direkte Bindung der Flagellen an humanen Mucus nachgewiesen werden konnte. Die Mucuskomponente Gluconat konnte dabei als wichtiger Rezeptor identifiziert werden. Da einige pathogene Bakterien ihre Flagelle zur Adhäsion an Wirtsgewebe nutzen, könnte dieses Organell EcN dazu befähigen, mit Pathogenen um die erfolgreiche Kolonisierung des Darms zu konkurrieren, was als wichtige Eigenschaft eines Probiotikums betrachtet wird.
N2  - Escherichia coli Nissle 1917 (EcN) is one of the best studied and characterized probiotic bacterial strains. It is in use as a drug since the beginning of last century to treat various diseases and dysfunctions of the human intestinal tract, e.g. diarrhea, inflammatory bowel diseases and obstipation. The flagellum of EcN mediates motility and is able to induce human beta defensin 2 (hBD2) production by epithelial cells. Therefore, this organelle is directly involved in EcN’s probiotic function. It has been shown that the flagella of several other bacteria, including the probiotic strain Bacillus cereus CH or the pathogenic strains Pseudomonas aeruginosa and Clostridium difficile, mediate adhesion to intestinal mucus, which is secreted by epithelial cells. However it remained unclear which part of the flagella binds to which mucus component. The ability to adhere efficiently to host tissue is considered to be an important attribute for a probiotic strain. Ex vivo adhesion studies with cryosections of human gut biopsies have revealed, that the flagellum of EcN must be involved in efficient adhesion to human intestinal tissue. Thus, the function of EcN’s flagellum as an adhesin was investigated in this work. First, the hyperflagellated variant EcN ATHF was isolated and characterized by several experiments, e.g. motility tests and electron microscopy. Further ex vivo adhesion studies with EcN ATHF demonstrated a higher adhesion efficiency of this hyperflagellated variant confirming the role of the flagellum for adhesion of EcN to cryosections of human gut biopsies. Interestingly, EcN’s flagellum did not function as an adhesin in in vitro adhesion studies with the human epithelial cells Caco-2 and T24. These differences between the in vitro and ex vivo studies led to the assumption, that in vivo the flagellum of EcN mediates adhesion to mucus, which is not produced by Caco-2 and T24 cells, but was shown to be present in the cryosections of human gut biopsies. This was confirmed by in vitro adhesion studies with the mucin-producing epithelial cell line LS174-T, as flagella were essential for efficient adhesion to these cells. Furthermore, preincubation of flagellated EcN strains with mucin2 (porcine stomach) reduced their adhesion effiency to cryosections of human gut biopsies. To demonstrate the direct interaction between flagella from EcN wildtype and mucus, an ELISA was established. A direct concentration-dependent interaction between isolated flagella from EcN wildtype and mucin2 as well as human mucus (Colon) could be observed. In contrast, there was no direct interaction between isolated flagella from EcN wildtype and murine mucus (Duodenum, Ileum, Ceacum, Colon), indicating that mucus composition varies among different species. By testing different carbohydrates - known to be constituents of mucus - for their interaction with the flagellum of EcN, gluconate was identified as one receptor. Preincubation of isolated flagella with gluconate significantly reduced their interaction with mucin2 or human mucus. Additionally, the surface exposed domain D3 of flagellin, the major subunit of the flagellum, could be excluded to be responsible for the interaction with mucin2 or human mucus. Flagella, which were isolated from a domain D3 deficient mutant, bound even more efficient to mucin2 as well as to human mucus. Furthermore the change of pH had significant effects on the interaction between mucus and isolated flagella, probably due to conformational changes. In summary, this study identified the flagellum as a novel and apparently major adhesin in vivo of the probiotic EcN by employing a hyperflagellated variant, a ΔfliC mutant as well as the corresponding complemented strain. Additionally, EcN is so far the first probiotic strain, for which it has been shown, that its flagella directly bind to human mucus. Thereby the mucus component gluconate was identified as an important receptor. As some pathogens have been reported to use their flagella for adhesion to human host tissue, this organelle might enable EcN to compete with pathogens for successful colonization of the gut, which has been postulated to be a prerequisite for probiotics.
KW  - Escherichia coli
KW  - Probiotikum
KW  - Geißel <Biologie>
KW  - Adhäsion
KW  - Adhärenz
KW  - E.coli Nissle 1917
KW  - Flagelle
KW  - adhesion
KW  - E. coli Nissle 1917
KW  - flagellum
Y1  - 2012
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-74201
ER  - 
TY  - THES
A1  - Mihlan, Christian
T1  - Vergleichende Evaluation zur Haftfestigkeit und zum Debondingverhalten verschiedener Metall- und Keramikbrackets
T1  - Comparative evaluation of bonding strength and behaviour during debonding of different metall and ceramic brackets
N2  - Die kieferorthopädische Behandlung mit festsitzenden Apparaturen wirft schon immer das Problem der Ästhetik auf. Durch die Verwendung von Keramiken konnten in dieser Hinsicht große Fortschritte gemacht werden. Jedoch stellt sich in der alltäglichen Praxis die Frage, ob ein Keramikbracket einem Metallbracket in allen Belangen gleichwertig ist. Ziel dieser Untersuchung war es, handelsübliche Metall- und Keramikbrackets unter- und miteinander auf ihre Haftfestigkeit zu überprüfen. Dabei wurde auch das neu auf dem Markt erschienene Keramikbracket QuicKlear der Firma Forestadent in den Vergleich mit einbezogen. Neben den Brackets QuicKlear für den mittleren und seitlichen Oberkiefer Schneidezahn, wurden noch drei weitere Keramikbrackets für die Untersuchung verwendet: das Bracket Fascination 2 (Dentaurum), das Bracket InOvation C (GAC) und das Bracket Clarity SL (3M Unitek). Als Metallbrackets wurden, das Bracket Quick 2.0 (Forestadent), das Bracket MiniMono (Forestadent), das Bracket MiniSprint (Forestadent), das Bracket Discovery SL (Dentaurum), das Bracket InOvation R (GAC) und das Bracket SmartClip SL (3M Unitek) verwendet. Um die Versuche zu standardisieren, wurde nach Anleitung der DIN 13990-2 verfahren. Alle Brackets wurden für den Abscherversuch auf extrahierte, unbeschädigte und in Kunststoff eingebettete dritte humane Molaren geklebt. Als Adhäsiv wurde Transbond XT (3M Unitek) verwendet. Jedes Bracket wurde 24 mal an einer Materialprüfmaschine (Typ 1445 der Firma Zwick/Roell) mit einer Abschergeschwindigkeit von 1 mm pro Minute mittels eines Zugscherbügels in okklusal-gingivaler Richtung abgeschert. Um Einflüsse des Mundmilieus zu simulieren, wurden 12 der 24 Proben vor dem Abscherversuch durch Thermocycling (500 Temperaturzyklen für je 20 sek. in 5° C und 55° C temperiertem Wasser) belastet. Für jede einzelne Probe wurde die Abscherkraft in MPa gemessen und der Zahn danach mittels eines Mikroskops auf Schmelzdefekte untersucht. Die Bruchstellenlokalisation wurde dem ARI-Schema von Bishara et al. zugeordnet. Die statistische Auswertung erfolgte mit dem Programm PASW Statistics Version 18. Bei den Metallbrackets zeigten lediglich die Messergebnisse ohne Thermocycling des Brackets InOvation R mit 12,7(±4,7) MPa signifikant niedrigere Unterschiede in Haftfestigkeit und auch ARI. Bei den Ergebnissen mit Thermocycling waren weder bei den Haftfestigkeitswerten noch beim ARI signifikante Unterschiede zu sehen. Das Thermocycling hatte keinen signifikanten Einfluss auf die Ergebnisse. Insgesamt erreichten die Metallbrackets zusammen einen Mittelwert von 17,8(±6,1) MPa ohne Thermocycling und 17,7(±7,8) MPa mit Thermocycling. In 12,5 % aller Proben traten nach dem Abscherversuch Schmelzdefekte auf. Bei den Keramikbrackets ohne Thermocycling gab es keine signifikanten Unterschiede innerhalb der Haftfestigkeiten. Beim ARI unterschied sich das zusätzlich zur mechanischen Retention noch durch Silanisierung chemisch haftende Bracket Fascination 2 signifikant höher als die Brackets InOvation C und Clarity SL. Bei den Werten mit Thermocycling unterschied sich in den Haftfestigkeitswerten das Bracket Fascination 2 signifikant höher als das Bracket InOvation C. Beim ARI unterschied sich Fascination 2 signifikant höher als InOvation C und Clarity SL, sowie QuicKlear für den OK 2er signifikant höher als InOvation C. Thermocycling hatte lediglich bei den Haftfestigkeitswerten des Brackets Clarity SL einen signifikant erhöhenden Einfluss. Insgesamt erreichten die Keramikbrackets im Mittel ohne Thermocycling einen Wert von 12,8(±4,5) MPa und mit Thermocycling einen Wert von 13,7(±5) MPa. Lediglich bei einer Probe (Bracket Fascination 2) war ein Schmelzdefekt nach dem Abscheren zu sehen. Metallbrackets unterschieden sich ohne und mit Thermocycling hoch signifikant höher von den Keramikbrackets, wobei der ARI bei den Metallbrackets die Tendenz zu Werten von 3 und höher hatte. Beim silanisierten Keramikbracket Fascination 2 war ein ähnlich hohes Auftreten von ARI 3 und höher zu erkennen. Die Keramikbrackets InOvation C und Clarity SL zeigten dagegen eher niedrigere ARI Werte. Alle gemessenen Brackets erreichten die in der Literatur geforderten minimalen Haftwerte für eine klinische Anwendung. Die rein mechanisch haftenden Keramikbrackets waren dabei mit niedrigeren Haftfestigkeitswerten und keinem Auftreten von Schmelzdefekten den Metall- und chemisch haftenden Keramikbrackets überlegen. Auch das neu auf dem Markt erschienene Bracket QuicKlear ordnet sich in die Werte anderer handelsüblicher Keramikbrackets ein und kann als potentielle Alternative angesehen werden. Das silanisierte Keramikbracket Fascination 2 zeigt durch höhere Abscherkräfte und ARI-Werte ein schlechtes Verhältnis zwischen ausreichendem Haftverbund und sicherer Entfernbarkeit.
N2  - The orthodontic treatment with tight apparatuses always raises the problem of the aesthetics. Big progress could be made in this regard by the use of ceramics. However, the question in practice is whether a ceramic bracket and a metal bracket is equivalent in all interests. The aim of this study was to check customary metal and ceramic brackets for their bonding strength. Besides, the new available ceramic bracket QuicKlear designed by Forestadent was also incorporated in the testing. Beside the brackets QuicKlear for the middle and lateral upper jaw incisor, another three other ceramic brackets were used for the investigation: the bracket Fascination 2 (Dentaurum), the bracket InOvation C (GAC) and the bracket Clarity SL (3M Unitek). As metal brackets were used, the bracket Quick 2.0 (Forestadent), the bracket Minimono (Forestadent), the bracket Minisprint (Forestadent), the bracket Discovery SL (Dentaurum), the bracket InOvation R (GAC) and the bracket Smart clip SL (3M Unitek). To standardize the attempts, the DIN 13990-2 was used. All brackets were bonded on extracted, intact third human molars. Trans-Bond XT (3M Unitek) was used as adhesive. Each bracket was sheared 24 times with a material testing machine (type 1445 by Zwick/Roell) with a shearing speed of 1 mm per minute occlusal gingival direction. To simulate influence of the oral environment, 12 of 24 tests were loaded before the shear test by thermocycling (500 temperature cycles for 20 sec. in 5 ° C and 55 ° C tempered water). For every single test the bonding strength was measured in MPa. Afterwards each tooth was examined for enamel defects under a microscope. The crack localization became assigned to the ARI pattern by Bishara et al. The statistical evaluation was collected with the program PASW Statistics version 18. Within the metal brackets merely the results of the bracket InOvation R without thermocycling (12.7 (±4.7) MPa) showed significantly lower differences in bonding strength and ARI. No significant differences between the results after thermocycling could be found for bonding strength and for ARI. The thermocycling had no significant influence on the results. All together the metal brackets reached an average from 17.8 (±6.1) MPa without thermocycling and 17.7 (±7.8) MPa after thermocycling. In 12.5% of all tests enamel defects appeared after shearing. The ceramic brackets without thermocycling showed no significant differences for bonding strength. For ARI the bracket Fascination 2 with its mechanical and chemical retention differed significantly higher than the brackets InOvation C and Clarity SL. The values of bond strength for the bracket Fascination 2 after thermocycling differed significantly higher to the values of the bracket InOvation C. For ARI Fascination 2 differed significantly higher than InOvation C and Clarity SL, as well as QuicKlear (OK 2nd) significantly higher than InOvation C. Thermocycling had an increasing influence on the bond strength values of the bracket Clarity SL. All together the ceramic brackets reached on average a value from 12.8 (±4.5) MPa without thermocycling and after thermocycling a value of 13.7 (±5) MPa. Only one enamel defect could be found after shearing test (bracket Fascination 2). Metal brackets differed without and after thermocycling significantly higher from the ceramic brackets. The ARI of metal brackets showed the trend towards values of 3 and higher. The ceramic bracket Fascination 2 showed as well an ARI value of 3 or higher. In contrast the ceramic brackets InOvation C and Clarity SL showed lower values of ARI. All measured brackets reached the minimum values demanded in the literature for clinical use. Besides, the mechanically bonded ceramic brackets showed lower bonding strength values and no appearance of enamel defects compared to the metal brackets and chemically bonded ceramic brackets. Also the bracket QuicKlear adjusts itself to the values of other customary ceramic brackets and can be seen as a potential alternative. The ceramic bracket Fascination 2 showed a bad relation between sufficient bonding and safe debonding caused by higher bond strength and ARI values.
KW  - Adhäsion
KW  - Brackets
KW  - Entfernung
KW  - Zahnschmelz
KW  - Abscherverhalten
KW  - Debonding
KW  - Abscherfestigkeit
KW  - Haftfestigkeit
KW  - bonding strength
KW  - debonding
KW  - brackets
KW  - shear peel strength
KW  - orthodontic
Y1  - 2012
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-76130
ER  -