Untersuchungen zur Suppression der NF-kappaB-Aktivierung in Shiga Toxin-produzierenden Escherichia coli (STEC) infizierten Säugerzellen
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Zusammenfassung
Die vorliegende Arbeit dient der Aufklärung des molekularen Infektionsmechanismus von STEC sowie der Untersuchung der pathobiologischen Bedeutung der STEC-Infektion für die angeborene Immunität. Die Untersuchungen basieren auf der von STEC hervorgerufenen Suppression des Transkriptionsfaktors NF-kappaB in Epithelzellen, der die Transkription proinflammatorischer Zytokine initiiert und damit eine Proinflammation auslöst. So zeigte sich, dass diese NF-kappaB-Suppression nach STEC-Infektion auch in Zellen, die der angeborenen Immunität angehören Zellen der etablierten murinen makrophagen-ähnlichen Zelllinie P388D1 und ausdifferenzierte primäre Knochenmarksmakrophagen , entsteht. Auffällig war dabei, dass die initiale NF-kappaB-Aktivierung und die anschließende Suppression in den Immunzellen wesentlich schneller und effizienter erfolgte als in den Epithelzellen. Somit ist die Inhibierung der Proinflammation kein Epithelzell-spezifisches Ereignis. Sie scheint vielmehr ein genereller Mechanismus für den Erreger zu sein. Auch die initiale NF-kappaB-Aktivierung scheint nicht nur eine Reaktion der Wirtszellen auf "Pathogen-associated molecular patterns" (PAMPs), sondern vielmehr ein nötiger Mechanismus des Bakteriums zu sein, um letztendlich eine vollständige NF-kappaB-Suppression herbeiführen zu können. Diese ist irreversibel, so dass auch nachfolgend, für mindestens 25 Stunden, keine Stimulation der Zellen mit bekannten NF-kappaB-aktivierenden Substanzen (LPS, TNF-alpha) mehr möglich ist.Aufgrund der vorliegenden Ergebnisse kann mit Sicherheit gesagt werden, dass der bakterielle Faktor, welcher die Inhibierung der NF-kappaB-aktivierenden Signaltransduktionswege bewirkt, nicht in den bakteriellen Kulturüberstand abgegeben, sondern direkt aus dem bakteriellen Zytoplasma in das Zytoplasma der Wirtszelle transloziert wird. Folglich können nur lebende STEC-Bakterien die Suppression von NF-kappaB herbeiführen.Die am besten untersuchte Pathogenitätsinsel (PAI) von STEC (sowie EPEC und EHEC) ist der "Locus of enterocyte effacement" (LEE). Auf ihm ist das komplette Typ-III-Sekretions-System (TTSS), durch welches Effektoren aus der Bakterienzelle in die Wirtszelle transloziert werden können, lokalisiert. Ursprünglich nahm man an, dass der Effektor, der für die NF-kappaB-Suppression verantwortlich ist, auch auf dieser PAI liegt. Mit Hilfe von apathogenen E. coli, die den klonierten LEE von EPEC E2348/69 in sich tragen, konnte gezeigt werden, dass dies nicht der Fall ist. Das entscheidende Molekül muss demnach entweder von einer anderen PAI oder dem übrigen Genom kodiert werden. Dennoch wird der LEE benötigt, damit das TTSS aufgebaut und der Effektor transloziert werden kann.Von viel größerem Interesse war jedoch die Stufe der zur NF-kappaB-Aktivierung führenden Signaltransduktionswege, die vom Bakterium moduliert wird. Durch die systematische retrograde Untersuchung konnte gezeigt werden, dass das kappaB-Motiv durch die STEC-Infektion nicht beeinträchtigt wird. Das in der Literatur beschriebene CRM1/Exportin1-abhängige nukleo-zytoplasmatische "Shuttling" von NF-kappaB konnte weder für unbehandelte, nicht infizierte noch für STEC infizierte HeLa-Zellen beobachtet werden. Demnach scheint der Rücktransport von NF-kappaB aus dem Kern in das Zytoplasma CRM1/Exportin1-unabhängig zu verlaufen. Die eingehende Untersuchung der IkappaB-alpha-Phosphorylierung zeigte eindeutig, dass IkappaB-alpha im Verlauf der STEC-Infektion nicht mehr phosphoryliert wird. Daher muss die Stufe, auf der die Inhibierung von NF-kappaB-aktivierenden Signaltransduktionswegen durch STEC stattfindet, oberhalb von IkappaB-alpha liegen, was zukünftig noch zu eruieren ist.Mit den durchgeführten Mausinfektionsversuchen konnte gezeigt werden, dass die Infektion mit dem STEC 413/89-1 Wildtyp, im Gegensatz zur Infektion mit STEC 413/89-1 espB-Deletionsmutante, starke Beeinträchtigungen des Allgemeinbefindens der infizierten Mäuse bewirkt. Die parallel dazu festgestellte Inhibierung der T-Zell-Proliferationsfähigkeit scheint somit die Hypothese zu stützen, dass die Signalweitergabe der Makrophagen auf die T-Zellen durch die Infektion mit STEC WT beeinträchtigt ist.Verknüpfung zu Publikationen oder weiteren Datensätzen
Beschreibung
Anmerkungen
Erstpublikation in
Giessen : http://www.dvg.net/ DVG Service, 2007