Anne-Kathrin Stade

• Neisseria meningitidis kann rasch tödlich verlaufende Erkrankungen wie die Meningokokken-Meningitis und –Sepsis hervorrufen. In den Industriestaaten werden diese Infektionen meist durch Meningokokken der Serogruppen B und C hervorgerufen. Während für die Serogruppe C bereits ein suffizienter Polysaccharidimpfstoff existiert, konnte ein solcher für Stämme der Serogruppe B aufgrund der Immuntoleranz gegen deren N-acetylneuraminsäure noch nicht gefunden werden. Eine Lebendvakzine könnte dieses Problem lösen, da hier viele verschiedene Antigene,Neisseria meningitidis kann rasch tödlich verlaufende Erkrankungen wie die Meningokokken-Meningitis und –Sepsis hervorrufen. In den Industriestaaten werden diese Infektionen meist durch Meningokokken der Serogruppen B und C hervorgerufen. Während für die Serogruppe C bereits ein suffizienter Polysaccharidimpfstoff existiert, konnte ein solcher für Stämme der Serogruppe B aufgrund der Immuntoleranz gegen deren N-acetylneuraminsäure noch nicht gefunden werden. Eine Lebendvakzine könnte dieses Problem lösen, da hier viele verschiedene Antigene, welche eine Immunantwort im menschlichen Körper induzieren, zur Verfügung stünden. Die Voraussetzung für eine Lebendvakzine ist Attenuierung eines B-Meningokokken-Stammes durch die Deletion verschiedener Gene. In früheren Untersuchungen ergaben sich Hinweise darauf, dass die LOS-Sialylierung einen Virulenzfaktor darstellt. Das lst-Gen codiert für die α-2,3-Sialyltransferase, deren Aufgabe es ist, die Sialinsäurereste an die Lacto-N-Neotetraose des LOS zu binden. In unserer Arbeit konnten wir zeigen, dass eine lst-Deletionsmutante des Serogruppe-B-Stammes MC58 herstellbar ist. Das Wachstumsverhalten der Mutante in PPM+-Medium unterschied sich nicht von dem des Wildtyps. Auch die Resistenz der Bakterien gegenüber humanem Serum (bis 80%) blieb von der Deletion des lst-Gens unbeeinflusst. Bei der Interaktion mit Epithel- und Endothelzellen allerdings zeigte sich bei der Mutante eine erhöhte Invasivität. Da die Invasion durch Oberflächenproteine wie Opa und Opc vermittelt wird, wäre eine mögliche Begründung für diese Veränderung die bessere Zugänglichkeit dieser Proteine durch das Fehlen der LOS-Sialylierung. Meningokokken mit nicht sialyliertem LOS wurden außerdem von dendritischen Zellen signifikant besser phagozytiert als Wildtyp-Bakterien. Besonders deutlich zeigte sich dies bei fehlender Kapsel. Auch hier ist sicherlich die Maskierung von Bindungsstellen durch Sialinsäuregruppen ein Grund für diese Beobachtung. Weiterhin wurde die Interaktion von Meningokokken verschiedener Serogruppen mit dendritischen Zellen unter besonderer Berücksichtigung des Einflusses der Polysaccharidkapsel untersucht. Die Meningokokken der untersuchten Serogruppen A, B und C wurden von dendritischen Zellen gut phagozytiert und abgetötet. Allerdings waren sowohl die Adhärenz als auch die Phagozytose bei Vorhandensein einer Polysaccharidkapsel stark inhibiert. Neisseria meningitidis-Stämme aller drei getesteten Serogruppen induzierten eine starke Ausschüttung der Zytokine TNF-α, IL-6 und IL-8. Als ein Induktor dieser Substanzen erwiesen sich die Lipooligosaccharide der Meningokokken. Allerdings zeigte sich in den Versuchen auch, dass noch weitere Bakterienbestandteile eine Zytokinausschüttung hervorrufen können. Die Sialylierung der Lipooligosaccharide hatte keinen signifikanten Einfluss auf die Menge der produzierten Zytokine. Mit dieser Arbeit konnten wir zeigen, dass dendritische Zellen mit der Ausschüttung von Zytokinen und der Phagozytose von Bakterien eine wichtige Rolle in der Pathogenese von Erkrankungen durch Meningokokken spielen könnten. Auch beim Zusammenspiel mit DC-s wirkt die Kapsel als Schutzfaktor vor dem Angriff des menschlichen Immunsystems. Dieser Schutz kann durch die LOS-Sialylierung zusätzlich gesteigert werden. Die Deletion des lst-Gens könnte also als ein Baustein für die Konstruktion eines attenuierten Lebendvakzine-Stammes fungieren.…
• Neisseria meningitidis can cause fulminant diseases like meningococcal meningitis and sepsis. In the industrialized countries these infections are usually induced by Neisseria meningitidis serogroup B or C. While for serogroup C an effective polysaccharide vaccine has already been developed, such is not available for serogroup B yet due to the immune tolerance against their N-acetylneuraminic acid. A live vaccine could solve this problem since many different antigens, which induce an immune answer in the human body, would be expressed here. ANeisseria meningitidis can cause fulminant diseases like meningococcal meningitis and sepsis. In the industrialized countries these infections are usually induced by Neisseria meningitidis serogroup B or C. While for serogroup C an effective polysaccharide vaccine has already been developed, such is not available for serogroup B yet due to the immune tolerance against their N-acetylneuraminic acid. A live vaccine could solve this problem since many different antigens, which induce an immune answer in the human body, would be expressed here. A live vaccine does require the attenuation of a N. meningitidis B strain by the deletion of different genes. In earlier investigations there was evidence, that sialylation of neisserial lipooligosaccharide (LOS) is one of the virulence factors of menigococci. The lst-gene codes for the α-2,3-sialyltransferase that terminally links sialic acid to the lacto-N-neotetraose residue of neisserial LOS. In our work we could show, that the deletion of lst-gene from N. meningitidis B wild type strain MC58 is possible. The replication of the mutant in PPM+ medium did not differ from that of the wild type strain. Even the resistance in 80% human serum remained uninfluenced by the deletion of lst-gene. The interaction with human epithelial and endothelial cells however was changed by the mutation. Our lst-deletion-mutant was obvious more invasive than the wild type strain. Since the invasion is dependent on surface proteins such as Opa and Opc, a possible reason for this change would be the better accessibility of these proteins by the lost of sialic acid on LOS. In addition MC58 lst was significantly better phagocytosed by dendritic cells than MC58 wild type. Also here the masking of neisserial surface molecules is for sure a reason for this observation. Furthermore we investigated the interaction of dendritic cells with meningococci of different serogroups. N. meningitidis of the examined serogroups A, B and C was well phagocytosed and killed by dendritic cells. However both the adherence and phagocytosis were strongly inhibited by presence a polysaccharide capsule. N. meningitidis of all three tested serogroups induced a strong production of the cytokines TNF-α, IL-6 and IL-8. Lipooligosaccharide was proved to be an inductor of these substances. However we’ve learned from the investigation that there must be other bacteria components that can cause cytokine production. The sialylation of LOS did not have significant influence on the quantity of the produced cytokines. With this work we were able to prove that dendritic cells could play an important role in the pathogenesis of meningococcal diseases by phagocytosis and production of cytokines. The neisserial polysaccharide capsule is also in regard to the interaction with dendritic cells the key mechanism to avoid the attack of the human immune system. Additionally this protection can be increased by the sialylation of LOS. Therefore the deletion of lst-gene could be one of the components for the construction of an attenuate live vaccine.…