Direkt zum Inhalt | Direkt zur Navigation

Eingang zum Volltext

Lizenz

Bitte beziehen Sie sich beim Zitieren dieses Dokumentes immer auf folgende
URN: urn:nbn:de:bsz:25-opus-81013
URL: http://www.freidok.uni-freiburg.de/volltexte/8101/


Repp, Christian

Screening of enterococcus faecalis mutants regarding their susceptibility to the humoral and cellular immune system

Reihenuntersuchung von Enterococcus-faecalis-Mutanten im Hinblick auf ihre Empfindlichkeit gegenüber dem humoralen und zellulären Immunsystem

Dokument1.pdf (1.876 KB) (md5sum: d973b04e95301e54c7dbfba9b706ec2d)

Kurzfassung in Englisch

Enterococci are among the most common nosocomial pathogens of our times. Their increasing resistances to antibiotics, including vancomycin, have strongly encouraged the development of new prophylactic and therapeutic strategies.
In this thesis, an opsonophagocytic assay was used to analyze and compare 170 different insertion mutants of E. faecalis strain V583 in their susceptibility to the immune system. Bacteria, complement, antibodies and human PMNs were applied as separate components in order to allow a precise evaluation.
In 10 of the 170 mutants, we observed a highly significant reduction in resistance to phagocytosis, due to an effect that we describe as complement-induced phagocytosis. These specific strains were efficiently killed by a combination of PMNs with complement alone, while the additional effect of antibody opsonization was negligible. 9 of these 10 mutants are known to have alterations in the cell wall or its associated structures, and some of the involved genes have already been studied extensively in other species by other investigators. These genes include mprF, which is known to account for resistance to antimicrobial peptides through esterification of membrane components, tagA, tagB and gtaB, which have emphasized the importance of teichoic acids for virulence and immunogenicity of various pathogens, as well as the epa gene cluster, which encodes surface polysaccharides that may also contribute to virulence and immune evasion.
We further identified one of the 170 mutants which presumably has lost complement resistance. It bears a mutation in the bgsB gene, which leads to a defective anchoring of LTA and caused it to be killed by complement alone. Surface defects associated with the bgsB mutation must be extensive enough to allow lysis by the complement MAC in spite of the cell wall. Such an effect has not been observed before in gram-positive bacteria and definitely demands further investigation.
Hence, our observations confirm the relevance of certain genes, may lead to additional studies of some of the mutants, and suggest that more attention needs to be paid to the role of complement components in phagocytosis, especially in mutants with altered surface structures.
Vast therapeutic perspectives may arise from our findings: substances need to be developed that inhibit the expression of certain genes and their products, and those that were identified in our assays could be promising targets indeed. Furthermore, vaccine development could advance if specific opsonic antibodies can be developed against antigens that are responsible for resistance to phagocytosis. A successful approach may be the targeting of LTA, but additional structures like the epa gene cluster need to be evaluated with regards to their protective efficacy.


Kurzfassung in Deutsch

Enterokokken gehören heutzutage zu den bedeutendsten Erregern nosokomialer Infektionen und weisen eine zunehmende Resistenz gegenüber Antibiotika auf.
In dieser Doktorarbeit wurden mittels eines Opsonophagozytose-Assays 170 verschiedene Insertions-Mutanten des Enterococcus-faecalis-Stamms V583 in ihrer Empfindlichkeit gegenüber dem Immunsystem getestet und miteinander verglichen. Bakterien, Komplement, Antikörper und humane Neutrophile Granulozyten wurden als separate Komponenten miteinander kombiniert.
Zehn der 170 Mutanten zeigten eine sehr deutlich reduzierte Phagozytose-Resistenz. Sie wurden durch eine Kombination von Neutrophilen und Komplement effizient supprimiert, wobei die Wirkung einer zusätzlichen Opsonisierung durch Antikörper zu vernachlässigen war.
Neun von diesen zehn Mutanten sind durch Veränderungen in ihrer Zellwand oder angrenzenden Strukturen charakterisiert. Einige der beteiligten Gene wurden bereits zuvor durch intensive Forschung anderer Arbeitsgruppen an anderen Spezies genauer beschrieben, darunter mprF, welches bei Staphylococcus aureus durch die Veresterung von Membrankomponenten für Resistenzen gegenüber antimikrobiellen Peptiden verantwortlich ist. Die Untersuchung der Gene tagA, tagB und gtaB hat die Bedeutung von Teichonsäuren für die Virulenz und Immunogenität verschiedener Erreger hervorgehoben. Ebenfalls bekannt ist der epa-Gencluster, der für Oberflächen-Polysaccharide kodiert und damit auch zur Virulenz und Immunevasion beiträgt.
Des Weiteren konnte eine von 170 Mutanten identifiziert werden, die durch eine alleinige Gabe von Komplement supprimiert werden konnte. Sie hat eine Mutation im bgsB-Gen, was zu einer defekten Verankerung von Lipoteichonsäure führt. bgsB-assoziierte Oberflächendefekte müssen folglich so ausgedehnt sein, dass trotz der vorhandenen Zellwand eine Lyse durch den Membranangriffskomplex des Komplementsystems möglich ist. Ein derartiger Effekt wurde bisher bei gram-positiven Bakterien nicht beobachtet und erfordert definitiv weitere Untersuchungen.
Die Ergebnisse dieser Arbeit bestätigen die Relevanz einiger Gene und deuten darauf hin, dass künftig die Rolle des Komplementsystems bei der Phagozytose verstärkt beachtet werden sollte. Aus den Erkenntnissen der Arbeit könnte sich ein breites Spektrum neuer therapeutischer Möglichkeiten ergeben - die hier identifizieren Gene sind möglicherweise vielversprechende Angriffspunkte für neue Medikamente. Ferner könnte die Entwicklung eines Impfstoffes voranschreiten, wenn spezifische Antikörper entwickelt werden gegen Antigene, die für die Phagozytose-Resistenz verantwortlich sind. Ein potenzielles Target ist die Lipoteichonsäure, aber auch andere Strukturen wie die Produkte des epa-Genclusters sollten im Hinblick auf eine protektive Wirkung weiter untersucht werden.


SWD-Schlagwörter: Enterococcus , Phagozytose , Komplement <Immunologie> , Opsonisierung
Freie Schlagwörter (deutsch): Opsonophagozytose
Freie Schlagwörter (englisch): Enterococcus , Phagocytosis , Complement , Opsonization , Opsonophagocytosis
Institut: Medizinische Univ.-Klinik und Poliklinik
Fakultät: Medizinische Fakultät / Universitätsklinikum
DDC-Sachgruppe: Medizin und Gesundheit
Dokumentart: Dissertation
Erstgutachter: Hübner, Johannes (Prof. Dr.)
Sprache: Englisch
Tag der mündlichen Prüfung: 20.04.2011
Erstellungsjahr: 2011
Publikationsdatum: 19.05.2011
Indexliste