TY  - JOUR
A1  - Schroten, Horst
A1  - Wolske, Anja
A1  - Plogmann, Ricarda
A1  - Hanisch, Franz-Georg
A1  - Hacker, Jörg
A1  - Uhlenbrück, Gerhard
A1  - Wahn, Volker
T1  - Binding of cloned S-fimbriated E. coli to human buccal epithelial cells-different inhibition of binding by neonatal saliva and adult saliva.
N2  - Investigations were carried out on the adhesion of cloned S-fimbriated E. coli, labelled with fluoresceinisothiocyanate (FITC) to human buccal epithelial cells. Fluorescence microscopic analysis revealed binding of bacteria to 75-95% of epithelial cells. Inhibition experiments with fetuin, a 1-acid glycoprotein and N-acetyl neuraminic acid confirmed the specificity of bacterial binding to sialoglycoproteins. Further studies using saliva as an inhibitor resulted in a 4-5 times stronger binding inhibition by newborn saliva in comparison to adult saliva coinciding with a 4-5 times higher content of total N-acetyl neuraminic acid in samples of newborn saliva. In Western blot analysis sialoglycoprotein bands with a molecular weight >200 kD reacting with wheat germ agglutinin (WGA), were only identified in samples of newborn saliva. These bands are classified as mucins on account of molecular weight and staining. These data suggest that saliva mucins could represent a major defense mechanism against bacterial infections at a stage of ontogeny where the secretory IgAsystem is not yet developed.
N2  - bestätigt werden. Wurde als Inhibitor Speichel eingesetzt, so ergab sich für den Speichel Neugeborener eine 4-Sfach stärkere Inhibition als für Erwachsenenspeichel Parallel dazu ergab die Untersuchung der Speichelproben für Neugeborene einen 4-Sfachen höheren. Die Adhäsion clonierter, Fluoresceinisothiocyanat (FITC)-markierter, S-Fimbrien tragender E. coli an menschliche Mundschleimhautzellen wurde untersucht. Die fluoreszenzmikroskopische Auswertung ergab, daß 75-95% der Schleimhautzellen Bakterien gebunden hatten. Die Spezifität der Bindung der Bakterien an Sialoglykoproteine konnte durch Inhibitionsexperimente mit Fetuin, saurem arGlykoprotein und N-acetyl-Neuraminsäure Gehalt an Gesamt-N-acetyl-Neuraminsäure. In Westerohlot Analysen konnten nur in Proben nativen Speichels Neugeborener mit Wheat Germ Agglutinin (WGA) reagierende Sialoglykoproteinbanden mit Molekülmassen > 200 kD identifiziert werden, die aufgrund ihres Molekulargewichtes und Färbeverhaltens der Klasse der Mucine zuzuordnen sind. Speichelmucine können einen wichtigen Abwehrmechanismus gegen Infektionen in einer Periode der kindlichen Entwicklung darstellen, in der das sekretorische IgA-System noch nicht voll entwickelt ist.
KW  - Escherichia coli
KW  - Speichel
KW  - Neugeborenes
KW  - Erwachsener
KW  - Adhäsion
Y1  - 1991
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-86291
ER  - 
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
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TY  - THES
A1  - Hufnagel, Katja
T1  - Bakterielle Adhärenz an Kryoschnitten humaner Darmbiopsien - Screening von Kohlehydraten auf antibakterielle Wirkung
T1  - bacterial adherence in human intestinum
N2  - Ziel dieser Arbeit war es, eine Reihe von 17 ausgewählten Kohlehydraten auf deren Fähigkeit zu bewerten, die Adhärenz humanpathogener Enteritis-/Diärrhoe-Erreger zu reduzieren oder gänzlich zu verhindern. Gestestet wurde die Adhärenz an Kryoschnitten humaner Darmbiopsien. Hierbei wurde die bakterielle Adhäsion ohne Zusatz der Kohlehydrate bestimmt und als Vergleichswert gegenüber dem Ansatz mit Zusatz der Kohlehydrate herangezogen. Dabei kamen Stämme folgender Spezies zum Einsatz: entero-aggregative E. coli, entero-hämorrhagische E. coli, entero-pathogene E. coli, entero-toxigene E. coli, Salmonella enterica Serovar Typhimurium und Shigella flexneri. Als Positiv-Kontrolle wurde Citrobacter freundii verwendet.
N2  - Anti-adhesion therapy of bacterial infections
KW  - Kohlenhydrate
KW  - Darmflora
KW  - Darm
KW  - Adhäsion
KW  - Adhäsion <Pathologie>
KW  - Enteritis
KW  - bacterial
KW  - adherence
Y1  - 2007
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-25163
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TY  - THES
A1  - Rennemeier, Claudia
T1  - Charakterisierung der Thrombospondin-1 vermittelten Anheftung von Streptococcus pneumoniae an humane Wirtszellen
T1  - Characterisation of the Thrombospondin-1 mediated adherence of Streptococcus pneumoniae to human  host cells
N2  - Thrombospondin-1 (TSP1) ist ein matrizelluläres, Calcium-bindendes Glykoprotein, das an der Regulation verschiedener zellulärer Prozesse beteiligt ist. TSP1 wird von unterschiedlichen Zelltypen gebildet und ist vor allem in den &#945;-Granula der Thrombozyten zu finden, aus denen es nach deren Aktivierung sekretiert wird. Streptococcus pneumoniae (Pneumokokken) sind Gram-positive humanpathogene Bakterien. Sie besiedeln asymptomatisch den menschlichen Respirationstrakt und können schwerwiegende lokale Infektionen und lebensbedrohliche Erkrankungen, wie z.B. Sepsis, bakterielle Meningitis oder invasive Pneumonien auslösen. Die Anheftung von S. pneumoniae an Wirtsstrukturen ist ein initialer Schritt für die Kolonisierung mukosaler Epitheloberflächen. In dieser Arbeit wird die Bedeutung des humanen TSP1 für die Pathogen-Wirt Interaktion analysiert und der Effekt für die Pathogenese demonstriert. Verschiedene Bindungsstudien und durchflusszytometrische Analysen zeigten eine Assoziation von S. pneumoniae an aktivierte Thrombozyten und an lösliches und immobilisiertes TSP1. In in vitro Infektionsversuchen konnte nachgewiesen werden, dass wirtszellgebundenes TSP1 die Adhärenz an und Invasion in Epithel- bzw. Endothelzellen vermittelt. TSP1 übernimmt die Funktion als Brückenmolekül zwischen S. pneumoniae und eukaryontischen Wirtszellen. Zur Charakterisierung des bakteriellen Adhäsins für TSP1 wurden die Pneumokokken mit dem proteolytischen Enzym Pronase E bzw. mit der Zucker oxidierenden Substanz Natriumperiodat inkubiert. Eine Behandlung mit Natriumperiodat reduzierte die TSP1 vermittelte Adhärenz der Pneumokokken an humane Wirtszellen. Im Gegensatz dazu hatte die Behandlung mit Pronase E keinen Einfluss auf die TSP1 vermittelte Anheftung von S. pneumoniae an eukaryontische Zellen. Diese Ergebnisse deuten an, dass es sich bei dem bakteriellen Adhäsin für TSP1 um eine oberflächenlokalisierte Glykostruktur der Pneumokokken handelt. Die TSP1 vermittelte bakterielle Adhärenz der Pneumokokken an Wirtszellen konnte durch Pneumokokken-spezifisches Phosphorylcholin bzw. durch Lipoteichonsäuren nicht reduziert werden. Im Gegensatz dazu wurde die TSP1 vermittelte Adhärenz von S. pneumoniae an Wirtszellen durch Zugabe von löslichem Peptidoglykan signifikant inhibiert. In verschiedenen Bindungsstudien wurde das Peptidoglykan als Pneumokokken-Adhäsin für TSP1 identifiziert. Weiterhin wurde herausgestellt, dass nicht nur S. pneumoniae, sondern auch andere Gram-positive pathogene Bakterien, wie Staphylococcus aureus, Streptococcus pyogenes, Listeria monocytogenes und verschiedene apathogene Bakterien mit TSP1 interagieren, im Gegensatz zu Gram-negativen Bakterien. Es konnte gezeigt werden, dass TSP1 das Peptidoglykan aller getesteten Gram-positiven Bakterien erkennt. Diese Beobachtung weist auf einen allgemeingültigen Mechanismus der Bakterien-Wirt Interaktion hin, der wahrscheinlich von großer Bedeutung für die Pathogenese Gram-positiver Bakterien ist. Als Rezeptoren für TSP1 auf der Wirtszellseite wurden Proteoglykane auf der Oberfläche von eukaryontischen Zellen identifiziert. Weiterhin konnte herausgestellt werden, dass eine Interaktion der Gram-positiven Bakterien mit TSP1 nicht nur eine Adhärenz an Wirtszellen vermittelt, sondern die Bakterien vor einer Phagozytose durch primäre Granulozyten schützt. Zusammenfassend beweisen diese Ergebnisse eine spezifische Interaktion von Gram-positiven Bakterien mit TSP1, die zur bakteriellen Kolonisierung des Wirtsgewebes beiträgt. Das Peptidoglykan übernimmt die Funktion eines bakteriellen Adhäsins für TSP1, so dass TSP1 als molekulare Brücke die Interaktion von Gram-positiven Bakterien und Wirtszell-Proteoglykanen vermittelt. Diese Untersuchungen tragen in bedeutender Weise zu einem besseren Verständnis der Pathogenese von Infektionen durch S. pneumoniae und anderen Gram-positiven Bakterien bei.
N2  - Thrombospondin-1 (TSP1) is a matricellular glycoprotein that has key roles in interactions between human cells and components of the extracellular matrix. TSP1 is produced by different cell types and is mainly found in the &#945;-granules of human thrombocytes and secreted upon their stimulation. Streptococcus pneumoniae are Gram-positive human bacteria which reside asymptomatically in the human respiratory tract, but can also cause local infections and life-threatening diseases such as sepsis, bacterial meningitis and pneumonia. A prerequisite for pneumococcal colonization of mucosal epithelial cells is the bacterial interaction with host cell structures. This study reports a novel role for human TSP1 in pathogen-host interactions. Binding assays and flow cytometric analysis demonstrate that S. pneumoniae specifically interacts with human TSP1. It is shown that S. pneumoniae binds to activated thrombocytes and recruits TSP1 from human plasma. Host-cell bound TSP1 promotes adherence of S. pneumoniae to human epithelial and endothelial cells, thereby acting as a molecular bridge between pneumococci and eukaryotic cells. To identify the bacterial adhesin for TSP1, pneumococci were incubated with the proteolytic enzyme pronase E and with sodium periodate, which oxidizes surface-exposed sugars. Pretreatment of the bacteria with sodium periodate, but not pronase E substantially reduced TSP1 mediated adherence to host cells, suggesting a glycoconjugate as the pneumococcal receptor for TSP1. Pneumococcal phosphorylcholine and lipoteichoic acids did not affect TSP1 mediated adherence of S. pneumoniae to host cells. In contrast, attachment of pneumococci to host cells via TSP1 was blocked by soluble peptidoglycan, indicating the recognition of bacterial peptidoglycan by TSP1. Further studies demonstrate that in addition to S. pneumoniae other Gram-positive bacteria including Staphylococcus aureus, Streptococcus pyogenes, Listeria monocytogenes and several apathogenic bacteria interact with TSP1. Gram-negative bacteria did not interact with TSP1. Further it is shown that TSP1 recognizes the peptidoglycan of all tested Gram-positive bacteria, suggesting a general mechanism of bacteria-host protein interaction which probably has a significant impact on the pathogenesis of Gram-positive bacteria. Host cell proteoglycans were identified as the cellular receptors for TSP1. It is demonstrated that the bacterial binding to TSP1 does not only support adhesion to host cells, but can also protect the bacteria from phagocytosis by granulocytes. In conclusion, the results demonstrate an exploitation of TSP1 by Gram-positive bacteria which supports bacterial colonization of host tissues. In this scenario peptidoglycan functions as adhesin and TSP1 acts as a molecular bridge, linking Gram-positive bacteria with proteoglycan receptors on the host cells. These studies contribute to a better understanding of infections by S. pneumoniae and other Gram-positive bacteria.
KW  - Streptococcus pneumoniae
KW  - Thrombospondin
KW  - Adhäsion
KW  - Streptococcus pneumoniae
KW  - Thrombospondin-1
KW  - Adhärenz
KW  - humane Wirtszellen
KW  - Streptococcus pneumoniae
KW  - Thrombospondin-1
KW  - adherence
KW  - human host cells
Y1  - 2007
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-23183
ER  -