TY  - THES
A1  - Wilhelm, Hannah
T1  - Multiresistenzen in klinischen \(C.glabrata\) Isolaten
T1  - Multidrug Resistance in clinical \(C.glabarata\) Isolates
N2  - Die Zahl invasiver Pilzinfektionen ausgelöst durch C. glabrata steigt zunehmend und auch die Ausbildung multipler Resistenzen wird immer häufiger registriert. In dieser Arbeit wurden zwei klinische MDR-C. glabrata-Stämme systematisch analysiert, um den Ursprung der Mehrfachresistenz zu finden. Aufgefallen waren jene Isolate in vorhergehenden Untersuchungen von Aldejohann et. al., die 176 Stämme, die dem Referenzzentrum NRZ-Myk zugesandt wurden, auf ihr Resistenzverhalten gegen Echinocandine analysierten und auf FKS-Mutationen untersuchten. Die Isolate CG22 und CG56 zeigten ein Resistenzverhalten gegen Anidulafungin ohne eine FKS-Mutation aufzuweisen. In Mehrfachtestungen wurde das einheitliche Verhalten von CG56 in zehn Einzelkolonien verifiziert, um Mischkulturen oder heterogenes Verhalten innerhalb des Isolates ausschließen zu können. Nach Analyse der gesamten Genomsequenz von CG56 zeigte sich eine Mutation kurz vor der HS-Region von FKS2, die eine Erklärung für das Resistenzverhalten zu liefern scheint. Neben der Mutation in FKS2 wurde ebenfalls eine Mutation in FKS1 und in ERG3 bestätigt. Die Mutation in ERG3 führt zu einer Verschiebung im Sterolsynthesepathway und zu einer Neuverteilung der Zellmembranbestandteile. Das klinische Isolat CG22 fällt mit Resistenzen gegen Azole, Echinocandine und Amphotericin B auf und zeigte ebenfalls eine Mutationen in ERG3. Zusätzlich dazu ergab sich eine Loss-of- Function-Mutation in ERG4 und damit verbunden einen massiv reduzierten Ergosterolgehalt der Zellmembran. Die seltene Kombination aus ERG3 und ERG4 Mutation scheint die Erklärung für die außergewöhnliche Amphotericin B-Resistenz von CG22 zu liefern und wird hier als erstmals bei einem C. glabrata Isolat beschrieben. Dieser besondere Stamm, der sogar als panresistent bezeichnet werden kann, sollte Bestandteil weiterer Forschung werden. Der Sterolsynthesepathway dient als Angriffspunkt vieler Antimykotika und kann durch seine vielen Intermediate und abweichenden Abläufen zu unterschiedlichen Stoffwechselendprodukten führen. Der Ergosterolgehalt der Zellmembran eines C. glabrata-Stammes kann weitere Rückschlüsse auf die Empfindlichkeit des Isolates geben und somit die Chancen des Therapieerfolges der Antimykotikagabe besser vorhersagen und könnte somit einen vielversprechenden Beitrag zur Behandlung lebensbedrohlicher Candidosen leisten.
N2  - The number of invasive fungal infections caused by C. glabrata is increasing and the development of resistance to multiple drug classes is also being recorded more frequently. In this study, two clinical MDR C. glabrata strains were systematically analyzed to find the origin of their Multidrug Resistance. These isolates had attracted attention in previous studies by Aldejohann et. al. who studied 176 strains that have been sent to the NRZ-Myk reference center. The strains have been analyzed for their resistance to echinocandins and have been examined for mutations in FKS1 and FKS2 hotspots. The isolates CG22 and CG56 showed resistance to anidulafungin without showing mutation in the FKS hotspots. In multiple testing, the uniform behavior of CG56 was verified in ten individual colonies in order to exclude mixed cultures or heterogeneous behavior within the isolate. Analysis of the entire genome sequence of CG56 revealed a mutation just upstream of the HS region of FKS2, which appears to provide an explanation for the resistance behavior. In addition to the mutation in FKS2, a mutation in FKS1 and ERG3 was also confirmed. The mutation in ERG3 leads to a shift in the sterol synthesis pathway and to a redistribution of the cell membrane components. The clinical isolate CG22 was found to be resistant to azoles, echinocandins and amphotericin B. CG22 showed a mutation in ERG3 and additionally a loss-of-function mutation in ERG4. This leads to a massively reduced ergosterol content of the cell membrane. The rare combination of ERG3 and ERG4 mutation seems to explain the extraordinary amphotericin B resistance of CG22 and is described for the first time in a C. glabrata isolate. This particular strain, which can even be described as panresistant, should become part of further research. The sterol synthesis pathway serves as a target for many antimycotics and can lead to different metabolic products due to its many intermediates and divergent processes. The ergosterol content of the cell membrane of a C. glabrata strain can provide further information on the susceptibility of the isolate. This could possibly predict the chances of therapeutic success of antimycotic treatment better and could therefore make a promising contribution to the treatment of life-threatening candidiasis.
KW  - Torulopsis glabrata
KW  - Antimykotikum
KW  - Anidulafungin
KW  - Amphotericin B
KW  - FKS Gene
KW  - Ergosterolsyntheseweg
KW  - ERG Gene
KW  - Multiresistenzen
Y1  - 2024
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-347186
ER  - 
TY  - THES
A1  - Koch, Thorsten Manfred
T1  - Wirt – Pathogen Interaktion bei Hornhautinfektionen durch 
\(Fusarium\) spp.
T1  - Host – Pathogen Interaction in Keratitis caused by
\(Fusarium\) spp.
N2  - Fusarium (F.)-Infektionen des Auges zeigen oft einen schwerwiegenden Verlauf und sind am häufigsten mit Spezies des Fusarium solani species complex assoziiert. Dabei sind das Tragen von weichen Kontaktlinsen sowie Traumata die wichtigsten prädisponierenden Faktoren. Vorangegangene Untersuchungen des Nationalen Referenzzentrums für invasive Pilzinfektionen hatten ergeben, dass Infektionen durch F. petroliphilum mit der Nutzung von Kontaktlinsen, Infektionen durch F. falciforme jedoch überwiegend traumaassoziiert uns vor allem aus tropischen und subtropischen Ländern bekannt sind. 
Das Ziel dieser Arbeit war es daher zu untersuchen, ob F. falcifomre und F. petroliphilum physiologische Merkmale aufweisen, die für die Unterschiede in den Risikofaktoren für Keratitiden durch die beiden Arten verantwortlich sein könnten.
N2  - Fusarium (F.) - infections of the eye often show a severe course and are most frequentlyassociated with species (spp.) of the Fusarium solani species complex (van Diepeningen et al., 2014, Walther et al., 2017, Walther et al., 2018). Wearing soft contact lenses (CL) and trauma are the most important predisposing factors (Gaujoux et al., 2008, Thomas and Kaliamurthy, 2013, Ong et al., 2016, Bourcier et al., 2017). In previous studies of the National Reference Center for Invasive Fungal Infections it could be shown that infections caused by F. petroliphilum are associated with the use of CL, infections caused by F. falciforme, however, are predominantly trauma-associated and are mainly known from tropical and subtropical countries (Walther et al, 2018). This opposite behaviour of the spp. could be caused by differences in habitat and geographical distribution or by physiological differences such as germination rate, growth rate, tolerance to disinfectants, biofilm formation or cytotoxicity (Walther et al., 2018).
Therefore, the aim of this study was to investigate whether F. falciforme and F. petroliphilum have physiological characteristics that could be responsible for the differences in the risk factors for keratitis between the two spp.
For this purpose, the germination rate of the conidia and the length of the germ tubes of both Fusarium spp. was shown after staining of the conidia with fluorescein isothiocyanate and incubation at different incubation times in CL cleaning solutions at room temperature. A standardized approval test for CL cleaning solutions was carried out to investigate the behaviour of the conidia towards three different CL cleaning solutions that were available in Germany at the time of the investigations. Furthermore, the tolerance of the fungi to various CL cleaning solutions was examined in realistic conditions by incubating the conidia in CL cleaning solutions with CL overnight.
The ability of biofilm formation was assessed by applying the conidia to CL from various manufacturers in Sabouraud-dextrose-broth and various CL cleaning solutions.
The in vitro cytotoxicity of the conidia towards human corneal epithelial cells (HCE) was measured indirectly with the aid of a corneal epithelial cell model in aerobic and microaerophilic conditions via the lactate dehydrogenase release of HCE. Establishing a statement about the immune induction was possible due to the measurement of Interleukin-8 in the supernatants of the infection models.
After the nightly incubation of the conidia in CL cleaning solutions, a lower germination rate was found for all F. petroliphilum isolates than for the F. falciforme isolates in one of the three cleaning solutions. It was remarkable that F. falciforme isolate 2015-96 was insensitive to this CL cleaning solution in this test setup. By contrast, the isolates did not show a different behaviour in the two other used CL cleaning solutions.
It could be also shown that F. petroliphilum isolate 2014-79 germinates more frequently in one of the three tested cleaning solutions than F. falciforme, but at the same time the mycelium formation is effectively inhibited. All other isolates of both spp. behave similarly.
After incubation the CL in CL cleaning solutions, no biofilm formation on the CL could be found in any of the two species in any of the test constellations, which could be due to the short incubation time or the inability of biofilm formation of the tested Fusarium spp. 
In the cytotoxicity and IL-8 experiments, no difference between the two spp. could be found. More realistic conditions in the test setup, such as e. g. a more realistic imitating of the effects of CL on corneal epithelial cells, could possibly reveal any differences.
The natural pathogen reservoir could play the crucial role, why F. petroliphilum is more frequently associated of with corneal infections in CL users in moderate latitudes. A possible explanation could be that F. falciforme predominantly occurs in tropical areas and more often in the soil, whereas F. petroliphilum is more common in indoor areas.
Another important result of my studies was that one of the tested CL cleaning solutions was proven to be ineffective against both Fusarium spp. Consequently, Fusarium would be able to get into the eyes of the CL wearer in large numbers through contamination of the CL in the cleaning vessel and trigger an infection. A further screening of CL cleaning solutions and the documentation of the cleaning solutions used by infected patients could show whether there is a connection between the occurrence of contact lens-associated eye infections and certain CL cleaning solutions.
KW  - Fusarium
KW  - Hornhautinfektionen
Y1  - 2024
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-347774
ER  - 
TY  - JOUR
A1  - Duske, Helene
A1  - Claus, Heike
A1  - Krone, Manuel
A1  - Lâm, Thiên-Trí
T1  - Prevalence of piperacillin/tazobactam resistance in invasive \(Haemophilus\) \(influenzae\) in Germany
JF  - JAC-Antimicrobial Resistance
N2  - Background
Haemophilus influenzae (Hi) is a Gram-negative bacterium that may cause sepsis or meningitis, treatment of which mainly includes β-lactam antibiotics. Since 2019 EUCAST breakpoints for piperacillin/tazobactam have been available. Little is known about the prevalence and mechanisms of piperacillin/tazobactam resistance in Hi.
 
Objectives
To provide reliable prevalence data for piperacillin/tazobactam resistance in Hi in Germany, to evaluate different antibiotic susceptibility testing methods and to examine possible resistance mechanisms.
 
Methods
According to EUCAST breakpoints, the MIC for piperacillin/tazobactam resistance is >0.25 mg/L. All invasive Hi in Germany from 2019 were examined by gradient agar diffusion (GAD) for piperacillin/tazobactam susceptibility. Piperacillin/tazobactam broth microdilution (BMD), piperacillin GAD on tazobactam-containing agar [piperacillin GAD on Mueller–Hinton agar with horse blood (MH-F)/tazobactam) and piperacillin/tazobactam agar dilution (AD) were used for confirmation. Phenotypic testing was complemented by ftsI sequencing.
 
Results
Piperacillin/tazobactam GAD resulted in 2.9% (21/726) resistant Hi. BMD did not confirm piperacillin/tazobactam resistance. Two strains were found resistant by AD, of which one was also resistant using piperacillin GAD on MH-F/tazobactam. Overall, we found two strains with a piperacillin/tazobactam MIC >0.25 mg/L in at least two different tests (0.3%). Both were β-lactamase-producing amoxicillin/clavulanate-resistant with PBP3 mutations characterized as group III-like+. Relevant PBP3 mutations occurred in six strains without phenotypic piperacillin/tazobactam resistance. These mutations suggest a reduced efficacy of β-lactam antibiotics in these isolates.
 
Conclusions
Piperacillin/tazobactam resistance prevalence in invasive Hi is low in Germany. Reduced susceptibility was correlated with PBP3 mutations, in particular with group III mutations.
KW  - microbiology
KW  - immunology
KW  - generalized anxiety disorder
KW  - haemophilus influenzae
KW  - agar
KW  - Germany
KW  - piperacillin
KW  - piperacillin/tazobactam
KW  - tazobactam
KW  - Haemophilus influenzae
Y1  - 2024
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-350424
SN  - 2632-1823
VL  - 6
IS  - 1
ER  - 
TY  - THES
A1  - Endres, Leo Maximilian
T1  - Development of multicellular \(in\) \(vitro\) models of the meningeal blood-CSF barrier to study \(Neisseria\) \(meningitidis\) infection
T1  - Entwicklung multizellulärer \(in\) \(vitro\) Modelle der meningealen Blut-Liquor Schranke zur Untersuchung der \(Neisseria\) \(meningitidis\) Infektion
N2  - Neisseria meningitidis (the meningococcus) is one of the major causes of bacterial meningitis, a life-threatening inflammation of the meninges. Traversal of the meningeal blood-cerebrospinal fluid barrier (mBCSFB), which is composed of highly specialized brain endothelial cells (BECs), and subsequent interaction with leptomeningeal cells (LMCs) are critical for disease progression. Due to the human-exclusive tropism of N. meningitidis, research on this complex host-pathogen interaction is mostly limited to in vitro studies. Previous studies have primarily used peripheral or immortalized BECs alone, which do not retain relevant barrier phenotypes in culture. To study meningococcal interaction with the mBCSFB in a physiologically more accurate context, BEC-LMC co-culture models were developed in this project using BEC-like cells derived from induced pluripotent stem cells (iBECs) or hCMEC/D3 cells in combination with LMCs derived from tumor biopsies. 
Distinct BEC and LMC layers as well as characteristic expression of cellular markers were observed using transmission electron microscopy (TEM) and immunofluorescence staining. Clear junctional expression of brain endothelial tight and adherens junction proteins was detected in the iBEC layer. LMC co-culture increased iBEC barrier tightness and stability over a period of seven days, as determined by sodium fluorescein (NaF) permeability and transendothelial electrical resistance (TEER). Infection experiments demonstrated comparable meningococcal adhesion and invasion of the BEC layer in all models tested, consistent with previously published data. While only few bacteria crossed the iBEC-LMC barrier initially, transmigration rates increased substantially over 24 hours, despite constant high TEER. After 24 hours of infection, deterioration of the barrier properties was observed including loss of TEER and altered expression of tight and adherens junction components. Reduced mRNA levels of ZO-1, claudin-5, and VE-cadherin were detected in BECs from all models. qPCR and siRNA knockdown data suggested that transcriptional downregulation of these genes was potentially but not solely mediated by Snail1. Immunofluorescence staining showed reduced junctional coverage of occludin, indicating N. meningitidis-induced post-transcriptional modulation of this protein, as previous studies have suggested. Together, these results suggest a potential combination of transcellular and paracellular meningococcal traversal of the mBCSFB, with the more accessible paracellular route becoming available upon barrier disruption after prolonged N. meningitidis infection. Finally, N. meningitidis induced cellular expression of pro-inflammatory cytokines and chemokines such as IL-8 in all mBCSFB models. Overall, the work described in this thesis highlights the usefulness of advanced in vitro models of the mBCSFB that mimic native physiology and exhibit relevant barrier properties to study infection with meningeal pathogens such as N. meningitidis.
N2  - Neisseria meningitidis (der Meningokokkus) ist einer der Hauptursachen bakterieller Meningitis, einer lebensbedrohlichen Entzündung der Hirnhäute. Entscheidend für das für das Voranschreiten der Krankheit ist die Fähigkeit des Erregers, die meningeale Blut-Liquor-Schranke (mBCSFB), bestehend aus spezialisierten Hirnendothelzellen (BECs) und leptomeningealen Zellen (LMCs), zu überwinden und in den submeningealen Raum einzudringen. Da es sich bei N. meningitidis um ein rein humanes Pathogen handelt, beschränkt sich die Erforschung dieser speziellen Interaktion primär auf die Verwendung von in vitro Modellen. Bisher wurden hierfür hauptsächlich periphere oder immortalisierte BECs verwendet, welchen jedoch wichtige Barriere-Eigenschaften fehlen. Um die Interaktion von N. meningitidis mit der mBCSFB in einem physiologisch relevanteren Umfeld zu untersuchen, wurden in dieser Arbeit neuartige BEC-LMC Kokulturmodelle entwickelt. 
Dabei wurden sowohl BEC-ähnliche Zellen, die aus induzierten pluripotenten Stammzellen generiert wurden (iBECs), als auch hCMEC/D3 Zellen verwendet und zusammen mit LMCs aus Tumorbiopsien kultiviert. Mittels Transmissions-Elektronenmikroskopie und Immunfluoreszenzfärbung konnten die unterschiedlichen Zellschichten und deren Expression charakteristischer zellulärer Marker dargestellt werden. Durchgängige Expression von wichtigen Bestandteilen Barriere-formender Zellverbindungen, sogenannter Tight und Adherens Junctions, wurde in der iBEC-Schicht beobachtet. Die Integrität der zellulären Barriere wurde mittels transendothelialer elektrischer Resistenz (TEER) und Permeabilität gegenüber Natrium-Fluorescein (NaF) bestimmt. Erhöhte TEER-Werte und verringerte NaF-Permeabilität, gemessen über einen Zeitraum von sieben Tagen, zeigten eine durch die Kokultur mit LMCs ausgelöste Steigerung der Dichtigkeit und Stabilität der iBEC-Barriere. 
Infektionsexperimente mit N. meningitidis zeigten in allen Modellen vergleichbare bakterielle Adhäsion und Invasion der BEC-Schicht. Bakterielle Transmigration durch die gesamten Zellbarriere war im iBEC-LMC Modell kurz nach Infektion nur in geringem Maße detektierbar, nahm jedoch innerhalb von 24 Stunden deutlich zu. Interessanterweise wurde bis zu 24 Stunden nach Infektion noch eine hohe Integrität der Barriere gemessen, welche allerdings im weiteren Verlauf verloren ging. Neben signifikantem TEER-Verlust wurde eine verringerte Expression der Tight und Adherens Junction Proteine ZO-1, claudin-5, und VE-cadherin mittels qPCR festgestellt. qPCR und siRNA Knockdown Experimente deuteten darauf hin, dass dies möglicherweise, aber nicht ausschließlich, auf den Transkriptionsfaktor Snail1 zurückzuführen war. Zusätzlich zu den beobachteten Effekten auf die zelluläre Transkription von Tight Junction Genen, zeigten Immunfluoreszenzfärbungen eine verringerte Expression von Occludin an den Zell-Zell-Verbindungen, was auf eine post-translationale Modulation schließen lässt. Zusammen deuten die Ergebnisse dieser Infektionsstudien auf eine mögliche Kombination aus trans- und parazellulärer bakterieller Transmigration der mBCSFB hin. Zuletzt wurden in dieser Arbeit noch die Immunaktivierung von BECs nach N. meningitidis Infektion in den neuen BEC-LMC Kokulturmodellen untersucht. Hierbei wurde eine erhöhte Expression von Zytokinen, insbesondere Interleukin-8, beobachtet. 
Insgesamt konnten in dieser Arbeit neue, fortschrittlicher in vitro Modelle der mBCSFB entwickelt werden, welche die humane Physiologie besser widerspiegeln und daher für Infektionsstudien mit Meningitis-verursachenden Erregern wie N. meningitidis von besonderem Nutzen sind.
KW  - Bakterielle Hirnhautentzündung
KW  - Blut-Liquor-Schranke
KW  - Induzierte pluripotente Stammzelle
KW  - Neisseria meningitidis
KW  - In-vitro-Kultur
KW  - Brain endothelial cells
KW  - Leptomeningeal cells
KW  - Hirnendothelzellen
KW  - Leptomeningealzellen
Y1  - 2024
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-346216
ER  - 
TY  - THES
A1  - Ulrich, Johannes
T1  - Molekulare Charaktierisierung einer DyP-Typ Peroxidase des Humanparasiten \(Echinococcus\) \(multilocularis\)
T1  - Molecular characterisation of a DyP-type peroxidase of the human parasite \(Echinococcus\) \(multilocularis\)
N2  - Die Alveoläre Echinokokkose (AE) ist eine tödliche Infektionserkrankung, die durch den parasitären Plattwurm Echinococcus multilocularis verursacht wird. Genomanalysen von E. multilocularis ergaben ein Gen, das laut Vorhersage für eine DyP-Typ Peroxidase codiere. Ziel dieser Arbeit ist die biologische Funktion des codierten Enzyms besser zu verstehen und Hinweise auf eine mögliche Rolle in der Abwehr von Reaktiven Sauerstoffspezies (ROS) zu erlangen.
Das Gen wurde heterolog in E. Coli exprimiert und molekulare Charakteristika des Gens mit bioinformatischen und molekularbiologischen Methoden untersucht. Quantitative RT-PCR Untersuchungen gaben Aufschluss über das Transkriptprofil von emipox in unterschiedlichen Entwicklungsstadien von E. mulitlocularis. Mittels Whole-Mount In Situ-Hybridisierung (WMISH) wurden die Transkripte zudem lokalisiert und ihre Beziehung zum Stammzellsystem von E. multilocularis näher untersucht. 
Die Zugehörigkeit von EmIPOX zur Gruppe der DyP-Typ Peroxidasen wurde bestätigt. Homologe beim Menschen kommen nicht vor. Es konnte nachgewiesen werden, dass Transkripte von emipox auch, aber keinesfalls ausschließlich, in Stammzellen vorliegen. Überdurchschnittlich viele Transkripte liegen im aktivierten Protoscolex und im Metacestoden ex vivo aus einer infizierten Wirtsleber vor. Untersuchungen zur Enzymaktivität von EmIPOX zeigten neben einer Peroxidase- auch eine Katalaseaktivität.
Die vorliegende Arbeit ist die erste Charakterisierung einer DyP-Typ Peroxidase bei Tieren. Sie legt nahe, dass EmIPOX eine Rolle in der Entgiftung von ROS in E. multilocularis spielt und stellt den Charakter von EmIPOX als potenzieller pharmakologischer Zielstruktur heraus.
N2  - Alveolar echinococcosis (AE) is a fatal infectious disease caused by the parasitic flatworm Echinococcus multilocularis. Genome analyses of E. multilocularis revealed a gene predicted to encode a DyP-type peroxidase. The aim of this work is to better understand the biological function of the encoded enzyme and to obtain information on a possible role in the defence against reactive oxygen species (ROS).
The gene was heterologously expressed in E. Coli and molecular characteristics of the gene were investigated using bioinformatic and molecular biological methods. Quantitative RT-PCR analyses provided information on the transcript profile of emipox in different developmental stages of E. mulitlocularis. Whole-mount in situ hybridisation (WMISH) was also used to localise the transcripts and investigate their relationship to the stem cell system of E. multilocularis. 
The affiliation of EmIPOX to the group of DyP-type peroxidases was confirmed. There are no homologues in humans. It has been shown that transcripts of emipox are also, but by no means exclusively, present in stem cells. An above-average number of transcripts are present in the activated protoscolex and in the metacestode ex vivo from an infected host liver. Investigations into the enzyme activity of EmIPOX revealed both peroxidase and catalase activity.
The present work is the first characterisation of a DyP-type peroxidase in animals. It suggests that EmIPOX plays a role in the detoxification of ROS in E. multilocularis and highlights the character of EmIPOX as a potential pharmacological target.
KW  - Fuchsbandwurm
KW  - Oxidativer Stress
KW  - Peroxidase
KW  - Parasitäre Krankheit
KW  - Alveoläre Echinokokkose
KW  - alveolar echinococcosis
KW  - oxidative stress
KW  - DyP-type peroxidase
KW  - DyP-Typ Peroxidase
KW  - cestode
KW  - Bandwurm
KW  - Plathelminthes
KW  - flat worms
KW  - neglected tropical disease
KW  - katalase
KW  - Bandwürmer
KW  - Plattwürmer
Y1  - 2024
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-357143
ER  - 
TY  - THES
A1  - Junghanns, Lara Madeleine
T1  - Resistenzmechanismen gegen Amphotericin B in humanpathogenen Hefepilzen
T1  - Resistance mechanism to amphotericin B in human pathogenic yeasts
N2  - Die 2009 erstmals entdeckte Spezies C. auris erlangte binnen kürzester Zeit zunehmend weltweite Aufmerksamkeit. Vor allem die Tendenz der Multiresistenzentwicklung und das rasche Auslösen von nosokomialen Infektionen erschweren den Umgang und die Therapie von C. auris Infektionen im Vergleich zu anderen Candida Spezien. Diese Dissertationsarbeit umfasst eine systematische Resistenzanalyse der im NRZMyk vorhandenen Stammsammlung aus C. auris und C. parapsilosis Isolaten, um Aufschluss über den Wirkmechanismus von Amphotericin B in Hefepilzen zu erlangen. Anhand der zunächst durchgeführten Amphotericin B-Resistenztestungen kristallisierten sich CAU37 und CAU43 mit MHK-Werten bis zu 12 µg/ml als stark Amphotericin B-resistente Isolate heraus. Die Analyse der Sequenzierungsergebnisse zeigte bei beiden Stämmen eine Mutation im ERG4 Gen an Position 576, welche nicht eindeutig als alleinige Ursache für die verminderte Amphotericin B-Empfindlichkeit festgelegt werden konnte. Dennoch wurde im Rahmen eines Survival Assays bei beiden Amphotericin B-resistenten Isolaten anfänglich eine konzentrationsabhängige Aktivität gegenüber Amphotericin B festgestellt, bevor ein Nachwachsen der Kulturen beobachtet wurde. Somit wurde die Vermutung aufgestellt, dass lediglich ein Teil der aufgebrachten Candida-Zellen abgetötet wird und dies in einer Vermehrung der überlebenden Zellen resultiert. Des Weiteren konnte im Rahmen von Resistenztestungen mit dem Sphingolipidinhibitor Myriocin nachgewiesen werden, dass vor allem in Amphotericin B-resistenten Isolaten eine deutliche Wirkungsverstärkung des Polyens hervorgerufen wird. Diese Sensitivitätssteigerung ist allgemein bei allen C. auris Isolaten zu beobachten, fällt bei resistenten Stämmen jedoch deutlich stärker aus. Hierdurch kam die Annahme auf, dass Amphotericin B-Resistenzen auch in möglichen Veränderungen des Sphingolipid-Haushaltes begründet sein könnten. Darüber hinaus scheint Myriocin keinen Einfluss auf Fluconazol-resistente oder FKS-mutierte Echinocandin-resistente C. auris Stämme zu haben. Das ebenfalls untersuchte und von Myriocin abgeleitete Medikament Fingolimod hatte jedoch ebenfalls keinen wirkungsverstärkenden Effekt. Allerdings reagierte ein Großteil der C. auris Isolate (57,6 %) sensitiv gegenüber dem neusten medizinisch bekannten Triazol Isavuconazol und es konnte erstmalig ein ECV-Wert von 0,03125 µg/ml festgelegt werden. Ein valider Vergleich von C. auris zu C. parapsilosis war aufgrund der mangelnden Anzahl an C. parapsilosis Isolaten jedoch nicht möglich
N2  - The species C. auris, which was first discovered in 2009, quickly attracted worldwide attention. In particular, the development of multidrug resistance and the rapid onset of nosocomial infections complicate the management and treatment of C. auris infections compared to other Candida species. This dissertation comprises a systematic resistance analysis of the strain collection available at the NRZMyk from C. auris and C. parapsilosis isolates in order to shed light on the mechanism of action of amphotericin B in yeast fungi. 
CAU37 and CAU43 ermerged as highly amphotericin B-resistant isolates in the initially performed amphotericin B resistance tests, with MIC values up to 12 µg/ml. Sequencing results showed a mutation in the ERG4 gene at position 576 in both strains, which can`t be clearly identified as the main cause of the reduced susceptibility to amphotericin B. Nevertheless both amphotericin B-resistant isolates initially showed a concentration dependent activity against amphotericin B, followed by a regrowth of the cultures. The hypothesis is, that only some of the applied Candida cells are killed, resulting in a proliferation of the surviving cells. Furthermore the resistance tests with the sphingolipid inhibitor Myriocin in combination with amphotericin B showed that sublethal myriocin concentrations increased the C. auris susceptibility to amphotericin B. This increase in sensitivity is generally observed in all C. auris isolates, but is significantly stronger in resistant strains. This leeds to the assumption that amphotericin B resistance can also be due to possible changes in the sphingolipid balance. Furthermore, myriocin does not appear to have any influence on fluconazole-resistant or FKS-mutated echinocandin-resistant C. auris strains. Fingolimod, a drug also investigated and derived from Myriocin, doesn`t have any enhancing effect either. However the majority of C. auris isolates (57.6 %) reacted sensitively to the latest medically known triazole isavuconazole and for the first time an ECV value of of 0.03125 µg/ml could be determined. A valid comparison of C. auris to C. parapsilosis was not possible due to the lack of C. parapsilosis isolates.
KW  - Candida
KW  - antifungal susceptibility
KW  - Multidrug-Resistenz
KW  - Amphotericin B
KW  - Sphingolipide
KW  - Fingolimod
KW  - Candida auris
KW  - Multiresistenz
KW  - Myriocin
KW  - Isavuconazol
KW  - Antimykotikaresistenz
KW  - C. auris
KW  - Empdindlichkeitsprüfung
Y1  - 2024
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-369861
ER  - 
TY  - THES
A1  - Pätzel [geb. Ditter], Katharina Sabine
T1  - Molekulare Charakterisierung eines Mitgliedes der TNF-Rezeptor-Superfamilie des Fuchsbandwurmes \(Echinococcus\) \(multilocularis\)
T1  - Molecular characterization of a TNF-receptor-superfamily member of \(Echinococcus\) \(multilocularis\)
N2  - Die alveoläre Echinokokkose (AE), die durch den Fuchsbandwurm Echinococcus multilocularis verursacht wird, ist eine seltene jedoch schwere und oft tödlich verlaufende Erkrankung. Aufgrund der späten Diagnosestellung sind kurative Behandlungsmethoden häufig nicht durchführbar und als einzige Behandlungsmöglichkeit bleibt eine lebenslange und nebenwirkungsreiche Therapie mit Benzimidazolen. Verbesserte Therapieoptionen durch die Entwicklung neuer Medikamente sind dringend notwendig. Hierfür kann es hilfreich sein die Biologie des Fuchsbandwurmes und die Kommunikationswege zwischen Parasit und Wirt zu verstehen. Bereits in vorherigen Arbeiten als auch in dieser Arbeit erwiesen sich evolutionsgeschichtlich konservierte Signalwege als Kommunikationsweg zwischen dem Fuchsbandwurm und seinem Wirt von zentraler Rolle. 
Die Entschlüsselung des Echinococcus-Genoms gab Hinweise darauf, dass ein Mitglied der Tumornekrosefaktor-Rezeptor-Superfamilie, jedoch kein endogener TNF α ähnlicher Ligand im Genom kodiert wird. Ein Mitglied der TNFR-Superfamilie des Fuchsbandwurmes (EmTNFR) wurde in dieser Arbeit als membranständiger Rezeptor mit einer intrazellulären Todesdomäne (DD) und hoher Ähnlichkeit zum humanen Typ 16 der TNF-Rezeptor-Superfamilie, auch 〖p75〗^NTR genannt, charakterisiert. Sowohl in bioinformatischen als auch in Sequenzanalysen wurden drei alternative Splicing-Formen von emtnfr (emtnfr, emtnfr-v2 und emtnfr-v3) nachgewiesen. emtnfr-v2 entsteht durch Alternatives Splicing und kodiert ein Protein, das keine intrazelluläre Todesdomäne besitzt. emtnfr-v3 verwendet einen alternativen Transkriptionstart und wird von den letzten 3 Exons von emtnfr kodiert. emtnfr-v3, kodiert ein Protein ohne extrazelluläre Region, aber mit intrazellulärer Todesdomäne. Ein löslicher TNF-Rezeptor konnte auf Proteinebene nicht nachgewiesen werden. Aufgrund von phylogenetischen Analysen und der Rezeptor-Struktur ist zu vermuten, dass EmTNFR ein p75NTR Homolog ist und damit der ursprünglichen Form der TNF-Rezeptoren entspricht. Mitglieder eines intrazellulären TNF-Signalweges wurden in bioinformatischen Analysen beim Fuchsbandwurm E. multilocularis identifiziert. 
Expressionsuntersuchungen zeigten sowohl in Trankriptomdaten als auch auf Proteinebene eine starke Expression von EmTNFR in Primärzellen und im Metazestoden (MZ), dem pathogenen Stadium für den Zwischenwirt. Echinococcus-Stammzellkulturen zeigten nach RNA-Interferenz-basiertem Knockdown des EmTNFR-kodierenden Gens deutliche Entwicklungsdefekte. Des Weiteren zeigten Echinococcus-Stammzellkulturen nach einer Behandlung mit TNF-α, einem potentiellen Liganden des TNF-Rezeptors und einem zentralen Zytokin in der Immunabwehr des Zwischenwirtes, Entwicklungsfortschritte, wie eine verbesserte Bildung von MZ aus Stammzellen. Zusätzlich wurde in whole-mount in situ Hybridisierungs-Versuchen eine ubiquitäre Expression von emtnfr in der Germinalschicht des MZ sowie eine Spezifität von emtnfr für den MZ, welcher ursächlich für die AE ist, nachgewiesen. Somit scheinen sowohl EmTNFR als auch TNF-α eine wichtige Funktion bei der Entwicklung und Etablierung des Fuchsbandwurmes während der frühen Phase der Infektion des Zwischenwirtes zu haben. TNF-α könnte ein weiterer Faktor für den ausgeprägten Organtropismus des Parasiten zur Leber sein, denn dort bestehen durch Kupfferzellen produzierte hohe lokale Konzentration von TNF-α. 
Zusammenfassend deuten die hier erarbeiteten Daten darauf hin, dass EmTNFR über die Bindung von Wirts-TNF-α bei der frühen Entwicklung des Echincoccus-Metazestoden eine Rolle spielt.
N2  - Alveolar echinococcosis (AE), which is caused by the metacestode larval stage of the fox tapeworm Echinococcus multilocularis, is a rare but severe, often fatal disease. Due to late diagnosis and advanced spread of the infection curative therapy is often not possible and the only treatment option is benzimidazole chemotherapy, which often must be taken lifelong and has adverse side effects. Improvement of therapeutic options is thus urgently needed. To this end, a closer understanding of parasite biology and communication mechanisms between parasite and host are helpful. In this work, focus was laid on the possibility of host-parasite cross-communication involving an evolutionarily conserved signalling pathway.
By mining the Echinococcus genome sequence, a gene encoding a member of the tumor necrosis-factor-receptor family (TNF-R), was identified. In this work, EmTNFR, a member of the TNF-R superfamily, of the fox tapeworm was identified as a membrane bound receptor with intracellular death domain and highest similarity to human TNFRSF 16, also called p75NTR. In in silico analysis and cDNA sequencing, 3 alternative splice forms of emtnfr (emtnfr-v1, -v2 and -v3) were found. emtnfr-v2 is the result of alternative splicing and encodes a protein lacking the intracellular death domain. emtnfr-v3 employs an alternative transcription start and is encoded by the last 3 exons of emtnfr. emtnfr-v3 encodes a protein without extracellular domain, but containing an intracellular death domain. A soluble TNF-receptor could not be found in proteomic analysis. Based on phylogenetic analysis and receptor structure, EmTNFR is thought to be a homolog of p75NTR, corresponding to the ancient form of TNF receptors. Members of an intracellular TNF signaling pathway were identified in bioinformatic analyses in the fox tapeworm E. multilocularis, indicating the presence of a full TNFR signalling pathway.
Expression studies showed in transcriptome data and at protein level a strong expression of EmTNFR in primary cells and in the metacestode (MZ), the pathogenic stage for the intermediate host. Echinococcus stem cell cultures showed marked developmental defects after RNAi based knockdown of the EmTNFR-encoding gene. Furthermore, Echinococcus stem cell culture displayed accelerated developmental progress such as enhanced formation of MZ from stem cells after treatment with TNF-α, a potential ligand of the TNF receptor, and a central cytokine in the immune defense of the intermediate host. In addition, whole-mount in situ hybridization experiments demonstrated ubiquitous expression of emtnfr in the germinal layer of MZ and specificity of emtnfr for MZ, the causative agent of AE.
Thus, both EmTNFR and TNF-α appear to have an important function in development and establishment of the fox tapeworm during the early phase of infection of the intermediate host. TNF-α could be an additional factor for the pronounced organ tropism of the parasite to the liver, caused by a high local concentration of TNF-α produced by Kupffer cells.
In summary, the data generated in this work suggest that EmTNFR plays a role in the early development of Echinococcus metacestode via binding of host TNF-α.
KW  - Fuchsbandwurm
KW  - Wirt-Parasit-Beziehung
KW  - Parasit
KW  - Tumor-Nekrose-Faktor <alpha>
KW  - Echinococcus multilocularis
KW  - TNF-Rezeptor
KW  - Wirt-Parasiten-Interaktion
KW  - Molekulare Charakterisierung
Y1  - 2024
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-369397
ER  - 
TY  - THES
A1  - Polzin, Charlotte
T1  - Entwicklung eines Screeningverfahrens für Linezolid-resistente Enterokokken und Aufnahme der Prävalenz
T1  - Development of a screening method for linezolid-resistant enterococci and determination of prevalence
N2  - Enterokokken gehören zu den bedeutendsten nosokomialen Keimen. Die Verbreitung von Multiresistenzen bei diesen Keimen stellt das deutsche Gesundheitssystem aufgrund von wenigen verbleibenden Therapieoptionen von Infektionen vor große Probleme. Die KRINKO des Robert-Koch-Instituts empfiehlt als mögliche Präventionsmaßnahme ein regelmäßiges Screening auf Enterokokken mit Vancomycin- bzw. Linezolid-Resistenzen. Ziel dieser Arbeit war es, ein kulturelles Screeningverfahren für Linezolid-resistente Enterokokken (LRE) zu entwickeln und dieses anschließend im Routinescreening des Universitätsklinikums Würzburg zu etablieren. Es wurde ein Verfahren entwickelt, welches sich aus einem Anreicherungsschritt mit 3 mg/l Linezolid versetzter selektiver Enterococcosel-Bouillon und einer anschließenden Subkultivierung auf Linezolid-Enterococcosel-Agar mit 4 mg/l Linezolid zusammensetzt. In einer Simulation von klinischen Bedingungen zeigte sich eine gute Sensitivität und Spezifität. Das entwickelte Screeningverfahren wurde mit einem geringen Sensitivitätsverlust und ohne zusätzliche Belastung für die Patienten in das bestehende Routinescreening für Vancomycin-resistente Enterokokken des Universitätsklinikums Würzburg eingegliedert. Die nachgewiesen LRE zeigten unterschiedliche Resistenzmechanismen, wobei bei dem Großteil der Isolate Resistenzgene nachgewiesen werden konnten. Des Weiteren zeigte sich ein breit gestreuter genetischer Hintergrund. Viele der Isolate gehörten genetischen Gruppen an, welche bisher kaum in hospitalisierten Patienten nachgewiesen wurden. Durch die labortechnische Weiterentwicklung von Screeningverfahren für LRE können diese möglicherweise bald routinemäßig in vielen Kliniken etabliert werden.
N2  - Enterococci are one of the most important nosocomial pathogens. The spread of multiresistance in these pathogens poses a major problem for the German healthcare system due to the few remaining treatment options for infections. The Robert Koch Institute's KRINKO recommends regular screening for enterococci with vancomycin or linezolid resistance as a possible preventive measure. The aim of this work was to develop a cultural screening method for linezolid-resistant enterococci (LRE) and to establish it in routine screening at the University Hospital of Würzburg. A procedure was developed consisting of an enrichment step with 3 mg/l linezolid-added selective enterococcosel broth and a subsequent subcultivation on linezolid-enterococcosel agar with 4 mg/l linezolid. A simulation of clinical conditions showed good sensitivity and specificity. The developed screening method was integrated into the existing routine screening for vancomycin-resistant enterococci at the University Hospital of Würzburg with little loss of sensitivity and no additional burden for patients. The detected LRE showed different resistance mechanisms, with resistance genes being detected in the majority of isolates. In addition, a broad genetic background was found. Many of the isolates belonged to genetic groups that have rarely been detected in hospitalized patients. With further development of laboratory screening methods for LRE, it may soon be possible to establish them routinely in many hospitals.
KW  - Enterococcus
KW  - Linezolid
KW  - Multidrug-Resistenz
KW  - Linezolid-resistente Enterokokken
KW  - linezolid-resistant enterococci
KW  - Screeningverfahren
KW  - screening method
KW  - Screening
Y1  - 2024
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-370665
ER  - 
TY  - THES
A1  - Fohmann, Ingo
T1  - The Role of Sphingosine 1-phosphate and S1PR1-3 in the Pathophysiology of Meningococcal Meningitis
T1  - Die Rolle von Sphingosin 1-Phosphat und S1PR1-3 in der Pathophysiologie der durch Meningokokken ausgelösten Meningitis
N2  - 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.
N2  - Neisseria meningitidis (N. meningitidis) ist ein obligat humanpathogenes Bakterium, welches lebensbedrohliche Sepsis und Meningitis auslöst. Die Todesrate nach einer Meningokokkeninfektion ist hoch und überlebende Patienten leiden oft unter gravierenden Folgeschäden. N. meningitidis muss zuerst das Endothel der Blut-Hirn-Schranke überwinden, um Meningitis auslösen zu können. Das Bakterium erzielt dies durch die Interaktion mit endothelialen Rezeptoren, welche den zellulären Metabolismus und die zellulären Signalwege beeinflusst und letztlich zur zellulären Aufnahme von N. meningitidis und zur Überwindung der Barriere führt. Sphingosine 1-phosphat (S1P) ist ein Lipidmediator, der zur Klasse der Sphingolipide gehört und die Integrität der Blut-Hirn-Schranke durch die Interaktion mit den zugehörigen S1P Rezeptoren 1-3 (S1PR1-3s) beeinflusst.
In dieser Arbeit wurde Hochleistungsflüssigkeitschromatographie-gekoppelte Massenspektrometrie (LC-MS/MS) genutzt, um ein zeitlich aufgelöstes Bild des Sphingolipidmetabolismus in einer Hinendothelzelllinie (hCMEC/D3) nach Meningokokkeninfektion zu generieren. Neben zahlreichen Veränderungen zeigte sich ein Anstieg von S1P im zellulären Kompartiment und im Überstand von infizierten hCMEC/D3 Zellen. Die Analyse der mRNA Expression in infizierten hCMEC/D3 Zellen mittels quantitativer Echtzeit-Polymerase-Kettenreaktion (RT-qPCR) offenbarte, dass der Anstieg von S1P auf eine erhöhte Expression der S1P-bildenden Sphingosinkinase 1 (SphK1) zurückzuführen war. Die ntikörperbasierte Detektion des Proteins SphK1 oder dessen Phosphorylierung an Serin 225 in den Membranfraktionen von hCMEC/D3 Zellen mittels Western Blot zeigte, dass N. meningitidis außerdem die Phospho-Aktivierung und Membrantranslokation von SphK1 induzierte. Die Plasmamembrantranslokation von SphK1 erhöht die Wahrscheinlichkeit auf das Substrat Sphingosine zu treffen und verstärkt somit die SphK-Aktivität. Die erhöhte SphK-Aktivität zeigte sich auch auf funktioneller Ebene, wie mittels eines ATP-Verbrauchs-Assays zur Messung der SphK-Aktivität nachgewiesen werden konnte. Die Infektion von hCMEC/D3 Zellen mit Pilus-defizienten Mutanten resultierte in einer geringeren SphK-Aktivierung im Vergleich zum Wildtypstamm. Die Behandlung von hCMEC/D3 Zellen mit Pilus-aufgereinigten Fraktionen zeigte eine SphK-Aktivierung, die mit der Aktivierung durch lebende Bakterien vergleichbar war und der Interaktion des Pilus mit der membranproximalen Domäne des zellulären Oberflächenrezeptors CD147 zugeordnet werden konnte. Die Inhibition von SphK1 und SphK2 durch die Vorbehandlung mit spezifischen Inhibitoren oder RNA-Interferenz reduzierte die Aufnahme von N. meningitidis in hCMEC/D3 Zellen, wie mittels Gentamicin Protection Assay nachgewiesen wurde. Das freigesetzte S1P induzierte die Phospho-Aktivierung des epidermalen Wachstumsfaktorrezeptors (EGFR) durch die Aktivierung von S1PR2, welcher während der Infektion vermehrt exprimiert wurde. Die Blockierung von S1PR2 hatte einen präventiven Effekt auf die bakterielle Invasion in hCMEC/D3 Zellen. Im Gegenzug reduzierte die Aktivierung von S1PR1+3 ebenfalls die bakterielle Aufnahme, was auf eine gegensätzliche regulatorische Rolle von S1PR1+3 und S1PR2 während der Aufnahme von N. meningitidis in hCMEC/D3 Zellen hindeutet. Darüber hinaus verhinderte die Inhibition von SphK2 die Expression von inflammatorischen Cytokinen sowie die Freisetzung von Interleukin-8 nach Infektion mit N. meningitidis. Zusammenfassend zeigt diese Arbeit die zentrale Rolle von S1P und den zugehörigen Rezeptoren S1PR1-3 in der Pathophysiologie der durch Meningokokken ausgelösten Meningitis.
KW  - Blut-Hirn-Schranke
KW  - Sphingosinkinase
KW  - Sphingolipide
KW  - Bakterielle Infektion
KW  - Sphingosine 1-phosphate
KW  - Sphingosine 1-phosphate receptor
KW  - Epidermal growth factor receptor
KW  - CD147
KW  - S1P
KW  - S1PR
KW  - Meningococci
KW  - Basigin
KW  - EGFR
KW  - Meningitis cerebrospinalis epidemica
KW  - Meningitis, Meningococcal
Y1  - 2024
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-369764
ER  - 
TY  - THES
A1  - Nürnberg, Sebastian
T1  - Invasive \(Haemophilus\) \(influenzae\)-Isolate in Deutschland: Methodenvalidierung des VITEK MS IVD MALDI-TOF-MS und Untersuchung von Resistenzen gegen Imipenem und Cefotaxim
T1  - Invasive \(Haemophilus\) \(influenzae\) Isolates in Germany: Method Validation of the VITEK MS IVD MALDI-TOF-MS and Investigation of Imipenem and Cefotaxime Resistance
N2  - Die Inzidenz invasiver H. influenzae-Infektionen in Deutschland steigt seit Jahren an. Die akkurate Identifizierung und Resistenztestung dieses Erregers sind von großer klinischer und epidemiologischer Bedeutung. Daher wurden im Rahmen der vorliegenden Promotionsarbeit umfangreiche Untersuchungen zur Diagnostik und zur Epidemiologie von Antibiotikaresistenzen bei H. influenzae durchgeführt.
Es konnte gezeigt werden, dass die in der Routinediagnostik mittlerweile weit verbreitete MALDI-TOF-MS-Diagnostik durch das VITEK MS IVD nur eingeschränkt zur sicheren Unterscheidung von H. influenzae und H. haemolyticus einsetzbar ist. H. influenzae-Isolate erkannte das System mit einer Genauigkeit von 100 %. Bei H. haemolyticus-Isolaten wurden dagegen 42 % der untersuchten Stämme fälschlicherweise als H. influenzae erkannt. Dieser Fragestellung wurde mit der bisher umfangreichsten molekularbiologisch charakterisierten Studienpopulation beider Bakterienspezies nachgegangen.
Die kalkulierte antibiotische Therapie einer Sepsis oder Meningitis erfolgt häufig mit Carbapenemen, die leitliniengerechte Therapie invasiver H. influenzae-Infektionen mit Drittgenerations-Cephalosporinen. Imipenem und Cefotaxim gehören zu den Hauptvertretern dieser Gruppen. Bezüglich der Antibiotikaresistenztestung wurde erstmalig für H. influenzae herausgefunden, dass die routinemäßig verwendete Gradientenagardiffusion (GAD) bei der Testung von Cefotaxim im Vergleich zum Goldstandard Bouillon-Mikrodilution gleichwertig und bei Imipenem sogar sensitiver in der Detektion von Heteroresistenzen ist.
Die Epidemiologie dieser Resistenzen wurde in dieser Arbeit erstmalig für Deutschland systematisch erfasst, indem alle verfügbaren invasiven Isolate gemeldeter H. influenzae-Infektionen der Jahre 2016 (Imipenem) beziehungsweise 2016-2019 (Cefotaxim) untersucht wurden. Es wurde eine hohe Prävalenz einer Imipenem-Resistenz von 13,5 % festgestellt. Die Prävalenz einer Cefotaxim-Resistenz lag bei 0,9 %.
Zur molekularen Typisierung wurde bei den Imipenem-resistenten Isolaten eine Multilocus-Sequenztypisierung, bei den Cefotaxim-resistenten Stämmen eine Sequenzierung des vollständigen Genoms durchgeführt. Hierbei wurde eine hohe genetische Diversität der Stämme festgestellt, was die Schlussfolgerung zulässt, dass resistente Mutanten sporadisch entstehen. Die Untersuchung möglicher spatio-temporaler Cluster führte zum Nachweis einer sehr selten vorkommenden Übertragung eines Imipenem-resistenten Stamms. Durch die Sequenzierung von Resistenzgenen wurde die Epidemiologie und Relevanz bekannter Aminosäuresubstitutionen beleuchtet. Unter anderem wurde für die PBP3-Substitutionen L389F und Y557H eine hochsignifikante Korrelation mit dem Auftreten von Cefotaxim-Resistenzen nachgewiesen. Die gewonnenen Genomdaten bieten die Grundlage für die Forschung an weiteren Antibiotikaresistenzdeterminanten von H. influenzae.
N2  - Haemophilus influenzae is a fastidious, facultative anaerobic, Gram-negative bacillus that colonizes the respiratory tract and can cause respiratory and invasive infection such as meningitis and sepsis.
Invasive H. influenzae infections are potentially life-threatening and incidence rates have been increasing for years. Therefore, fast and accurate diagnostics, reliable testing of antibiotic resistance and a successful antibiotic treatment is of great importance.
Therefore, the objective of the first part of this thesis was to evaluate the diagnostic and discriminative potential of the MALDI-TOF-MS system VITEK® MS regarding H. influenzae and H. haemolyticus. H. influenzae can cause invasive infections, whereas H. haemolyticus is mostly apathogenic. The system showed excellent accuracy for the identification of H. influenzae isolates, as 100 % of the 236 isolates were correctly identified. When testing 50 H. haemolyticus strains, however, the system showed significant limitations, since 42 % of these strains were misidentified as H. influenzae.
According to the current German guidelines for the treatment of sepsis and meningitis, treatment of invasive H. influenzae infections is carried out using carbapenems, such as imipenem, or third-generation cephalosporins, such as cefotaxime. Therefore, the prevalence of antibiotic resistances to these substances was investigated and possible resistance mechanisms were examined. The two antibiotic susceptibility testing methods Gradient agar diffusion (GAD) and broth microdilution (BMD) were compared. As a result, for the determination of the cefotaxime MIC, the two methods showed an excellent correlation, whereas for imipenem there were significant differences in the measured MIC values. Since strains tested by GAD often showed double or fuzzy inhibition zones, heteroresistances may be more apparent using this method and GAD may be more sensitive at detecting imipenem resistance.
The prevalence of imipenem resistance was determined for the year 2016. The analysis of 474 different invasive isolates showed a high prevalence of 5.5 %. If including all resistant isolates according to GAD, the prevalence would be even as high as 13.5 %. MLST was performed on all isolates to investigate the genetic relationship. As a result, however, some sequence types were observed more frequently, it revealed a significant diversity. Both the analysis of ftsI and acrR showed previously described amino acid substitutions.
Cefotaxime resistance was investigated for all 2432 invasive H. influenzae for the years 2016-2019. The low prevalence of 0.9 % shows that cefotaxime is still well suited for the treatment of invasive H. influenzae infections. For the investigation of the genetic relationship and possible causes of cefotaxime resistance whole genome sequencing (WGS) was performed on all resistant isolates. The strains showed high genetic diversity and the geographic analysis also showed that the resistant strains were evenly spread throughout the population in Germany. This led to the conclusion that cefotaxime resistance is more likely caused by sporadic mutation events rather than by specific clones spreading in certain areas. The analysis of the ftsI gene showed that the amino acid substitutions L389F and Y557H are significantly associated with elevated cefotaxime MICs.
This dissertation provides comprehensive data regarding diagnostics, antimicrobial susceptibility testing and the epidemiology of antibiotic resistances of invasive H. influenzae.
It could be shown that the VITEK MS IVD, although established in the routine diagnostics, can only be used to a limited extent for reliably differentiating H. influenzae and H. haemolyticus isolates.
Regarding antibiotic susceptibility testing, it was found that GAD showed similar results compared to the gold standard BMD when testing cefotaxime. When testing imipenem, this method was even more sensitive in detecting heteroresistances compared to the gold standard.
For the first time, the epidemiology of antibiotic resistance against cefotaxime and imipenem was carried out using a large set of precisely defined invasive H. influenzae isolates to obtain representative data for the prevalence of imipenem and cefotaxime resistance in Germany. By investigating amino acid substitutions in the ftsI and acrR gene the epidemiology and relevance of these substitutions could be shown.
A well-founded statement on the relationship of the resistant strains could be made using the state-of-the-art typing methods MLST and whole genome sequencing. The genome data also offers the possibility of examining other genes of these strains in more detail.
KW  - Haemophilus influenzae
KW  - MALDI-MS
KW  - Antibiotikum
KW  - Cefotaxim
KW  - Imipenem
KW  - Haemophilus haemolyticus
KW  - MALDI-TOF-MS
KW  - Antibiotikaresistenzen
Y1  - 2023
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-345067
ER  -